Embriologia

Texto, atlas e roteiro de aulas práticas

Tatiana Montanari

Tatiana Montanari

Embriologia

Texto, atlas e roteiro de aulas práticas

Porto Alegre Edição do autor

2013

Embriologia

Texto, atlas e roteiro de aulas práticas

Tatiana Montanari

Bióloga formada pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS),

Mestre em Biologia Celular pela Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP),

Doutora em Ciências (Biologia Celular e Tecidual) pela Universidade de São Paulo (USP),

Professora Associada do Departamento de Ciências Morfológicas

do Instituto de Ciências Básicas da Saúde da UFRGS

© da autora

1ª edição 2013

Direitos reservados desta edição: Tatiana Montanari

Fotografias: Tatiana Montanari, Thaís de Oliveira Plá, Sofia Louise Santin Barilli, Nívia Lothhammer e Casimiro García Fernández

Ilustrações: Tatiana Montanari, Tainã Gonçalves Loureiro e Elise Leite

Navegação: Eliane de Oliveira Borges

Revisão gramatical: Ilva Flordelice Varaschini

Fotografia da capa: cortesia da Profa Nívia Lothhammer, Departamento de Ciências Morfológicas, ICBS, UFRGS

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)

Montanari, Tatiana

Embriologia: texto, atlas e roteiro de aulas práticas [recurso eletrônico] / Tatiana Montanari. – Porto Alegre : Ed. do autor, 2013.

Inclui referências.

Inclui figuras e quadros.

Disponível em: http://www.ufrgs.br/livrodeembrio/

Descrição baseada em: jul. 2013.

ISBN 978-85-915646-1-3

1. Embriologia. 2. Embriologia humana – Atlas. 3. Embriologia humana – Sistemas. 4. Desenvolvimento embrionário. 5. Anatomia comparada – Embriologia. I. Título.

CDU 611.013 UFRGS/ICBS/Biblioteca Setorial

Este livro é dedicado:

à minha mãe Ives e à minha tia Ilva, que me ensinaram a paixão pelos livros,

e às minhas orientadoras Sonia, Heidi e Estela, pelo exemplo de professoras e pesquisadoras.

Prefácio

Embriologia (embrio – embrião, logos – ciência) significa a ciência que estuda os embriões, isto é, o estudo descritivo ou experimental das mudanças na forma do embrião. Entretanto a Embriologia não se restringe ao período embrionário: processos anteriores, como a gametogênese e a fertilização, necessários para a formação do embrião, e acontecimentos posteriores como aqueles que ocorrem no período fetal também são objetos de estudo. Então a Embriologia aborda desde a produção dos gametas até o nascimento. Esse é o conteúdo deste livro.

Ele foi iniciado como uma apostila, resultado da compilação dos roteiros de aulas teóricas e práticas das disciplinas de Embriologia ministradas no Departamento de Ciências Morfológicas da UFRGS. Além da Embriologia humana, o conteúdo de Embriologia comparada é contemplado, já que é ministrado para o curso de Ciências Biológicas. Os grupos animais abordados são modelos clássicos no estudo da Embriologia, e sua inclusão permite uma compreensão do aumento da complexidade do desenvolvimento conforme a progressão na escala evolutiva.

Muitas das fotografias apresentadas são provenientes do trabalho de pesquisa na área de Reprodução, iniciado na pós-graduação e continuado na docência. Com o recebimento de um fotomicroscópio Olympus do Programa de Modernização da Infraestrutura das Instituições Federais de Ensino Superior e Hospitais Universitários, do Ministério da Educação e com a iniciativa da acadêmica Thaís de Oliveira Plá, também foram fotografadas as lâminas das disciplinas, confeccionadas nos Laboratórios de Embriologia, Histologia e Ultramicrotomia do Departamento.

O acervo de peças macroscópicas de placenta, embriões e fetos foram registrados pela professora Nívia Lothhammer e pela acadêmica Sofia Louise Santin Barilli.

Agradeço à Profa Nívia Lothhammer e ao Prof. Casimiro García Fernández pelas imagens de embriões de aves in toto. O Prof. Casimiro também enriqueceu o capítulo de desenvolvimento comparado com o seu material de pesquisa.

Devo ainda agradecimentos às acadêmicas Elise Leite e Tainã Gonçalves Loureiro que realizaram parte das ilustrações e aos professores Antonio Carlos Huf Marrone e Eduardo Grossmann pela atenção no esclarecimento de dúvidas.

Embriologia: texto, atlas e roteiro de aulas práticas foi escrito para os alunos dos cursos de graduação nas áreas das Ciências Biológicas e da Saúde. Associa o conhecimento da Embriologia descritiva e experimental com as descobertas da Biologia do desenvolvimento. É ricamente ilustrado e apresenta questões de estudo e proposta para as aulas práticas.

Essa edição foi disponibilizada na internet, visando fomentar a sua acessibilidade e assim oportunizar que um número maior de alunos e professores possa utilizá-lo como recurso educacional nas aulas teóricas e práticas de Embriologia.

Tatiana Montanari

Sumário

Capítulo 1 Histórico

1 – A (POUCA) COMPREENSÃO DA ORIGEM DO SER NAS SOCIEDADES PRIMITIVAS 2 – OS PRIMEIROS ESTUDOS E AS TEORIAS DE PRÉ-FORMAÇÃO E EPIGÊNESE 3 – A EMBRIOLOGIA EXPERIMENTAL E OS CONCEITOS DE DESENVOLVIMENTO EM MOSAICO E

REGULADO E DE INDUÇÃO EMBRIONÁRIA 4 – TERATOLOGIA: O ESTUDO DOS MONSTROS 5 – QUESTIONÁRIO 6 – REFERÊNCIAS

Capítulo 2 Gametogênese

1 – INTRODUÇÃO 2 – MITOSE E MEIOSE 2.1 – Mitose 2.2 – Meiose 3 – ESPERMATOGÊNESE E OOGÊNESE 3.1 – Epitélio seminífero e tecido intersticial 3.2 – Espermiogênese 3.3 – Espermiação 3.4 – Controle hormonal da espermatogênese 3.5 – Controle da espermatogênese por apoptose 3.6 – Ovários e folículos ovarianos 3.7 – Controle hormonal da oogênese: ciclo estral e ciclo menstrual 4 – QUESTIONÁRIO 5 – REFERÊNCIAS

Capítulo 3 Transporte dos Gametas e Fertilização

1 – INTRODUÇÃO 2 – TRANSPORTE DOS GAMETAS 2.1 – Transporte dos espermatozoides 2.2 – Transporte do oócito 3 – FERTILIZAÇÃO 4 – QUESTIONÁRIO 5 – REFERÊNCIAS

Capítulo 4 Desenvolvimento Comparado

1 – VARIABILIDADE DO GAMETA MASCULINO 2 – VARIABILIDADE DO GAMETA FEMININO 2.1 – Organização do ovo 2.2 – Tipos de ovos 2.3 – Células acessórias 2.4 – Envelopes do ovo 3 – CLIVAGEM 3.1 – Conceito

3.2 – Classificação 4 – GASTRULAÇÃO E MOVIMENTOS MORFOGENÉTICOS 4.1 – Estabelecimento do plano corporal e gastrulação 4.2 – Movimentos morfogenéticos 5 – DESENVOLVIMENTO DOS EQUINODERMOS 5.1 – Tipo de ovo e fertilização 5.2 – Clivagem 5.3 – Gastrulação 6 – DESENVOLVIMENTO DOS PROTOCORDADOS 6.1 – Tipo de ovo e fertilização 6.2 – Clivagem 6.3 – Gastrulação e neurulação 6.4 – Estágio larval 7 – DESENVOLVIMENTO DOS ANFÍBIOS 7.1 – Tipo de ovo e fertilização 7.2 – Clivagem 7.3 – Gastrulação e neurulação 7.4 – Estágio em botão caudal e eclosão 8 – DESENVOLVIMENTO DAS AVES 8.1 – Tipo de ovo e fertilização 8.2 – Clivagem 8.3 – Gastrulação e neurulação 8.4 – Anexos embrionários 9 – QUESTIONÁRIO 10 – REFERÊNCIAS

Capítulo 5 Desenvolvimento Humano

1 – PRIMEIRA SEMANA 1.1 – Clivagem 2 – SEGUNDA SEMANA 2.1 – Implantação 2.2 – Placentação 2.3 – Formação do embrião didérmico e dos anexos embrionários 3 – TERCEIRA SEMANA 3.1 – Gastrulação, formação da linha primitiva e do embrião tridérmico 3.2 – Notocorda e neurulação 3.3 – Diferenciação do mesoderma 4 – QUARTA A OITAVA SEMANAS 4.1 – Dobramento do embrião 4.2 – Organogênese 5 – TERCEIRO AO NONO MÊS 5.1 – Período fetal 6 – QUESTIONÁRIO 7 – REFERÊNCIAS

Capítulo 6 Roteiro de aulas práticas

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Histórico Capítulo 1

1 − A (POUCA) COMPREENSÃO DA ORIGEM DO SER NAS SOCIEDADES PRIMITIVAS

Nas sociedades primitivas, ignorava-se o papel do homem na procriação dos filhos. Acreditava-se que eles eram a reencarnação de larvas ancestrais que flutuavam ao redor de certas árvores, rochedos ou lugares sagrados e que desciam no corpo da mulher, podendo penetrar pelas narinas, pela boca ou diretamente no ventre materno. Em algumas culturas, considerava-se que a mulher não devia ser virgem para que a infiltração ocorresse e rituais de defloramento eram comuns.

Com o advento do patriarcado, o homem reinvidicou o papel de criador e limitou à mulher as funções de carregar e nutrir a semente viva. O médico grego Hipócrates (cerca de 460-377 a.C.) reconheceu duas espécies de sêmens: um fraco ou feminino e outro forte, masculino. O filósofo grego Aristóteles (cerca de 384-322 a.C.) imaginou que o feto era produzido pelo encontro do esperma com o sangue menstrual. A mulher fornecia apenas uma matéria passiva, enquanto o princípio masculino era força, atividade, movimento, vida.

2 − OS PRIMEIROS ESTUDOS E AS TEORIAS DE PRÉ-FORMAÇÃO E EPIGÊNESE

Os primeiros estudos embriológicos foram feitos por Hipócrates e por Aristóteles, analisando o desenvolvimento de aves. Por esse trabalho, Aristóteles é reconhecido como Fundador da Embriologia.

Claudius Galeno (cerca de 130-201 a.C), médico grego, escreveu sobre o desenvolvimento e a nutrição dos fetos no livro Sobre a formação dos fetos.

Em 1651, William Harvey (1578-1657) publicou De Generation Animalium. Harvey acreditava que a semente masculina (o esperma), após a entrada no útero, transformava-se em algo como um ovo, do qual o embrião se desenvolvia.

Em 1673, Marcello Malpighi (1628-1694), um embriologista italiano, fez representações detalhadas do embrião de aves.

O microscopista holandês Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723) apresentou a Royal Society of London, em 1676, desenhos de animálculos presentes no esperma humano (Figura 1.1). O termo espermatozoide só foi cunhado em 1827, por von Baer.

Figura 1.1 - Desenho de Leeuwenhoek (de Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 1677).

Posteriormente, o aristocrata francês Dalenpatius, pseudônimo de François de Plantade, enviou a Leeuwenhoek desenhos de animálculos espermáticos, observados ao microscópio, como homenzinhos com braços, pernas e um capuz (Figura 1.2).

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Figura 1.2 - Desenho de Dalenpatius (de Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 1678).

Para ilustrar a crença de que o espermatozoide tinha uma miniatura do ser humano, o holandês Nicolas Hartsoeker (1656-1725) representou-o com um feto curvado sobre si mesmo em Essai de dioptrique, publicado em 1694 (Figura 1.3).

Figura 1.3 - Desenho de Hartsoeker (Essai de dioptrique, 1694).

Em 1745, Charles Bonnet (1720-1793) conceituou o termo emboîtement para expressar que os corpos estavam encapsulados um dentro do outro, desenvolvendo-se sucessivamente. Não só o ovo continha um embrião completo, mas o embrião possuía ovos para todas as gerações futuras. O ovista Albrecht von Haller, em Elements de physiologie de 1752, escreveu “cada mãe é invólucro de um feto, e de milhões de invólucros desses resultam mais milhões.”

Estudando ovos de galinha, o médico alemão Caspar Friedrich Wolff (1734-1794) não encontrou embriões nos ovos não incubados e, naqueles incubados, ao invés de uma miniatura de galinha, observou “glóbulos” em desenvolvimento, propondo o conceito das “camadas” que formam o embrião. Os resultados foram apresentados na sua tese de Doutorado Theoria Generationis, em 1759.

Assim, foram estabelecidas duas teorias para explicar o desenvolvimento do ser. Uma teoria sustentava que o embrião era uma redução do adulto: é a teoria de pré-formação. Dentro dela, havia duas correntes: os animalculistas, que acreditavam que o novo ser estava dentro do espermatozoide, e os ovistas, que pregavam que ele estava no ovo. A outra teoria afirmava que o desenvolvimento era gradual, com as estruturas surgindo progressivamente: é a epigênese, cujo termo significa no momento da formação.

Lazzaro Spallanzani (1729-1799), apesar de ser um ovista, contribuiu para desacreditar a teoria de pré-formação através de seus experimentos com inseminação artificial, descritos em Dissertations relative to the natural history of animals and vegetable, de 1789. Vestiu rãs-machos com calções de tafetá e colocou-os a acasalar com as fêmeas. Os ovos não se desenvolveram em girinos. Por outro lado, ao misturar gotas de sêmen retido nos calções com ovos recém-liberados, o desenvolvimento ocorreu. Ainda, usando uma seringa (sua invenção), impregnou uma cadela com sêmen e verificou que os filhotes assemelhavam-se à mãe e ao cão que fornecera o sêmen.

O ovo foi reconhecido como uma célula pelo fisiologista alemão Theodor Schwann em 1839, e o espermatozoide, em 1865, por Schweigger-Seidel e

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St. George. Oscar Hertwig, em 1875, observou a fertilização do ouriço-do-mar e estabeleceu definitivamente a participação dos dois gametas no processo.

Com a compreensão de que os seres vivos, incluindo os embriões, são compostos por células e de que o crescimento é decorrente da sua proliferação, fica claro que o desenvolvimento é epigenético.

3 − A EMBRIOLOGIA EXPERIMENTAL E OS CONCEITOS DE DESENVOLVIMENTO EM MOSAICO E REGULADO E DE INDUÇÃO EMBRIONÁRIA

O biólogo francês Laurent Chabry foi um dos pioneiros da embriologia experimental. Destruiu uma das células do embrião de ascídia (Styela partita) no estágio de duas células, e a célula restante desenvolveu uma larva incompleta. Esse trabalho foi publicado em 1887. Em 1892, Chun relatou resultados semelhantes de experimentos com embriões de ctenóforos: houve o desenvolvimento de adultos com metade das estruturas a partir das células separadas de embriões de duas células. Os embriões de tunicados e de ctenóforos não eram capazes de compensar partes perdidas, era como se fossem compostos de um mosaico de partes individuais, por isso a denominação desenvolvimento em mosaico.

Ainda em 1892, Hans Driesch divulgou um achado diferente. Células dissociadas de embriões de ouriço-do-mar no estágio de duas células resultaram em larvas normais, embora menores. As células tinham igual potencialidade para o desenvolvimento do embrião. A perda de células não prejudicou a formação do embrião, porque foi compensada pelas demais. Esse fenômeno foi conhecido como regulação, e o desenvolvimento dito regulado.

Além dos tunicados e ctenóforos, são também animais com desenvolvimento em mosaico os anelídeos, os nematódeos, os moluscos e os insetos. Eles têm ovos com uma regionalização de componentes no citoplasma, que influenciam a expressão gênica e consequentemente o destino das células derivadas das divisões. A perda de células leva

a um embrião anormal, porque as células restantes não possuem a informação necessária para produzir todo o embrião.

Nos demais animais, o desenvolvimento é regulado, embora, à medida que ocorrem as divisões, as células diferenciam-se, e o embrião passa a ser em mosaico. Os embriões de mamíferos, por exemplo, são regulados até o estágio de oito células, isto é, cada uma das células do embrião até esse estágio é capaz de originar um embrião completo, mas, após esse estágio, a diferenciação das células não permite a reconstituição do embrião completo a partir de uma das células isoladas.

Apesar de o conceito de regulação implicar interação celular, sua existência foi somente demonstrada em 1924 pelos experimentos de Hilde Proescholdt Mangold (1898-1924) no seu Doutorado em Biologia, sob orientação do embriologista Hans Spemann (1869-1941).

Utilizando duas espécies do anfíbio urodelo Triturus, uma pigmentada (T. taeniatus) e outra não (T. cristatus), Hilde Mangold demonstrou que o segmento do lábio dorsal do blastóporo da gástrula de T. cristatus, transplantado para a região ventral ou lateral da gástrula de T. taeniatus, influenciava (induzia) o tecido ectodérmico hospedeiro (que normalmente se diferencia em epiderme) a formar um segundo eixo embrionário, inclusive com tecido neural.

Nesse mesmo ano, Hilde, aos 26 anos, morreu em consequência das queimaduras sofridas com a explosão de uma estufa de calefação. Pela comprovação do fenômeno de indução embrionária, ou seja, que um tecido influencia o destino de outro, foi concedido o Prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina, em 1935, a Hans Spemann.

A investigação de substâncias que promovem eventos indutivos iniciou nos anos 50, com a pesquisa sobre o fator de crescimento neuronal (nerve growth factor – NGF) por Rita Levi-Montalcini, neuroembriologista italiana, e Stanley Cohen, bioquímico americano. Eles receberam o Prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina, em 1986, pela importância dessa descoberta para a compreensão dos

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mecanismos que regulam o crescimento das células e dos órgãos e a ocorrência de malformações e de doenças degenerativas e tumorais.

4 − TERATOLOGIA: O ESTUDO DOS MONSTROS

Erros no desenvolvimento podem levar a defeitos sutis que não prejudicam a qualidade de vida do indivíduo ou a defeitos severos que afetam o seu bem-estar ou até mesmo a sua sobrevivência. No primeiro caso, os defeitos são referidos como anomalias e, no segundo, como malformações. Calcula-se que cerca de 2 a 3% dos recém-nascidos apresentam um ou mais defeitos congênitos. Se forem incluídos aqueles manifestados algum tempo após o nascimento, esse percentual sobe para 7%.

Desde a Antiguidade, os defeitos na formação do ser atraem atenção, tanto que foram representados em esculturas e pinturas. Acreditavam que impressões da mãe durante a gravidez, como medo de um animal, afetavam o desenvolvimento. Outras culturas consideravam que a mulher que dava à luz uma criança malformada tinha tido relações com espíritos malignos.

No século XVI, o cirurgião francês Ambrose Paré propôs que fatores hereditários e influências mecânicas, como compressão uterina, seriam responsáveis pelos defeitos congênitos.

No século XIX, Etienne Geoffroy de St. Hilaire cunhou o termo teratologia (do grego teratos, monstro), cujo significado literal é o estudo dos monstros, para a ciência emergente que tratava das malformações congênitas.

Desde o início do século XX, as manipulações em modelos-animais na embriologia experimental e na genética contribuíram para elucidação do mecanismo responsável por várias anomalias e malformações.

Até os anos de 1940, pensava-se que o embrião era protegido de fatores ambientais pela placenta e que as malformações eram somente de origem genética. Dois grandes eventos na história da teratologia derrubaram essa crença. Um deles foi o

reconhecimento por Gregg, na Austrália, em 1941, de que o vírus da rubéola era responsável pelos defeitos nos olhos, nas orelhas e no coração em crianças nascidas de mães acometidas por essa doença no início da gestação. O outro marco foi a tragédia da talidomida nos anos 60.

Sendo um sedativo, a talidomida foi utilizada por mulheres grávidas contra enjoo na Alemanha, na Austrália e em outros países, inclusive no Brasil (o FDA - Food and Drug Adminsitration - não autorizou a sua comercialização nos Estados Unidos). Logo os médicos observaram nasciturnos com uma série de defeitos, entre eles meromelia e amelia, que consiste no desenvolvimento parcial e ausente dos membros, respectivamente. A pesquisa epidemiológica comprovou a relação das anomalias com a talidomida como agente teratogênico causador. Os testes prévios em roedores, apesar de não provocarem dano aos membros, demonstraram redução na taxa de concepção e no tamanho da ninhada na dose de 200mg/kg/dia de talidomida administrada por seis semanas, sendo antes do acasalamento e durante a prenhez.

Após o ocorrido, os testes de toxicologia reprodutiva e teratogenicidade tornaram-se mais rigorosos para avaliar a seguridade de novos produtos. Antes dessa data, os únicos compostos regulados pelos protocolos governamentais para toxicidade pré-natal eram aqueles que poderiam afetar o sistema endócrino e aqueles utilizados por mulheres jovens. Em 1966, o FDA publicou o documento Guidelines for reproduction studies for safety evaluation of drugs for human use, e, desde então, drogas, aditivos alimentares e pesticidas são avaliados segundo essas recomendações.

5 − QUESTIONÁRIO

1) Qual era a compreensão da origem do ser nas sociedades primitivas e posteriormente nas sociedades patriarcais?

2) Explique do que tratam as teorias de pré-formação e epigênese.

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3) Diferencie desenvolvimento em mosaico de regulado e dê exemplos de animais com esses tipos de desenvolvimento.

4) O que significa indução embrionária? Quais são os pesquisadores envolvidos nos primeiros experimentos sobre a indução neural?

5) O que é um teratógeno? Dê exemplos.

6 − REFERÊNCIAS

BEAUVOIR, S. O Segundo sexo. 5.ed. São Paulo: Nova Fronteira, 1980. v.1. p.29-30; 87. BROWDER, L. W.; ERICSON, C. A.; JEFFERY, W. R. Developmental Biology. 3.ed. Philadelphia: Saunders College, 1991. p.2-14. CARLSON, B. M. Human Embryology and Developmental Biology. 5.ed. Philadelphia: Elsevier Saunders, 2014. p.136-153. GARCIA, S. M. L. de; GARCIA, C. F. Embriologia. 2.ed. Porto Alegre: Artmed, 2003. p.14-15; 118-126; 165-180; 279-286. HOUILLON, C. Embriologia. São Paulo: Edgar Blücher, 1972. p.1-2; 102-130. JEFFERY, W. R.; SWALLA, B. J. Tunicates. In: GILBERT, S. F.; RAUNIO, A. M. Embryology: constructing the organism. Sunderland: Sinauer Associates, 1997. p.331-364. LEEUWENHOEK, A. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Transactions, v.13, 1677 apud MORAES, E. G. S. Espermocitologia: espermocitograma em critério estrito. 2.ed. Caxias do Sul: Editora da Universidade de Caxias do Sul, 2007. p.59-61, 127. LEEUWENHOEK, A. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Transactions, v.142, p.1040-1043, 1678 apud MORAES, E. G. S. Espermocitologia: espermocitograma em critério estrito. 2.ed. Caxias do Sul: Editora da Universidade de Caxias do Sul, 2007. p.59-61, 127. MANSON, J. M.; ZENICK, H.; COSTLOW, R. D. Teratology test methods for laboratory animals. In: HAYES, W. Principles and methods of Toxicology. New York: Raven Press, 1982. p.141-184. MARTINDALE, M. Q.; HENRY, J. Ctenophorans, the comb jellies. In: GILBERT, S. F.; RAUNIO, A. M.

Embryology: constructing the organism. Sunderland: Sinauer Associates, 1997. p.87-111. McGRAYNE, S. B. Mulheres que ganharam o prêmio Nobel em Ciências. São Paulo: Marco Zero, 1993. p.11; 211-234. MOORE, K.; PERSAUD, T. V. N. Embriologia clínica. 8.ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2008. p.8-11. MORAES, G. E. S. Espermocitologia: espermocitograma em critério estrito. 2.ed. Caxias do Sul: Editora da Universidade de Caxias do Sul, 2007. p.59-61, 127. PERICOLI, A. M. Da pesquisa clandestina ao prêmio Nobel. Cidade nova, v.29, n.2, p.13-14, 1987. PINTO-CORREIA, C. O ovário de Eva: a origem da vida. Rio de Janeiro: Campus, 1999. 468p. WRAY, G. A. Echinoderms. In: GILBERT, S. F.; RAUNIO, A. M. Embryology: constructing the organism. Sunderland: Sinauer Associates, 1997. p.309-329.

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Gametogênese Capítulo 2

1 INTRODUÇÃO

Gametogênese é a produção de gametas. O gameta

masculino é o espermatozoide, e o gameta feminino é

o óvulo. A produção de espermatozoides é chamada

de espermatogênese e ocorre nos testículos. A gametogênese feminina é a oogênese e se dá nos

ovários.

2 MITOSE E MEIOSE

A gametogênese envolve os dois tipos de divisões

celulares: a mitose e a meiose (Figura 2.1). A mitose

aumenta a população de células-mãe, e a meiose reduz a quantidade do material genético de diploide para

haploide. Com a fusão do gameta masculino ao

feminino, a diploidia da espécie é restabelecida.

A meiose proporciona ainda a variabilidade

genética através da troca de segmentos entre os

cromossomos maternos e paternos e da segregação independente desses cromossomos.

2.1 Mitose

A célula-mãe é diploide, isto é, 2n2C, sendo n o número de cromossomos e C a quantidade de DNA.

Antes da divisão mitótica, na interfase, ela duplica o

DNA, tornando-se 2n4C (Figura 2.1).

Na prófase, há a condensação da cromatina em cromossomos, sendo que cada cromossomo possui

duas cromátides devido à duplicação do DNA. Ocorre

também o desaparecimento do nucléolo e a desintegração do envoltório nuclear. Na metáfase, os

cromossomos arranjam-se no equador da célula. Na

anáfase, há a separação e a migração das cromátides-

irmãs para os polos opostos da célula, e, na telófase, há a descondensação dos cromossomos, a formação

do envoltório nuclear e a separação do citoplasma

(citocinese) em duas células (Figura 2.1).

As células-filhas têm o mesmo número de

cromossomos e a mesma quantidade de DNA que a

célula-mãe, ou seja, são 2n2C.

2.2 Meiose

A célula-mãe também é diploide: 2n2C. Ela

duplica o DNA na interfase, tornando-se 2n4C e então

sofre duas divisões reducionais (Figura 2.1).

Na primeira meiose, ocorre o seguinte: na prófase,

há a condensação da cromatina em cromossomos

(cada cromossomo possui duas cromátides devido à duplicação do DNA), o desaparecimento do nucléolo,

a desintegração do envoltório nuclear, o pareamento

dos cromossomos-homólogos e a recombinação genética (ou crossing-over), resultando na troca de

material genético entre os cromossomos pareados; na

metáfase, os cromossomos arranjam-se ao equador da

célula; na anáfase, um dos cromossomos de cada par de cromossomos-homólogos migra para um dos polos

opostos da célula, e, na telófase, há a citocinese. As

células-filhas contêm um conjunto cromossômico, mas cada cromossomo tem duas cromátides: são 1n2C

(Figura 2.1).

A segunda meiose é semelhante à mitose: na

prófase, há a desintegração do envoltório nuclear; na metáfase, os cromossomos arranjam-se no equador da

célula; na anáfase, há a separação e a migração das

cromátides-irmãs para os polos opostos da célula, e, na telófase, há a descondensação dos cromossomos, a

formação do envoltório nuclear e a citocinese. As

células produzidas têm um conjunto cromossômico, e cada cromossomo é constituído por uma molécula de

DNA: são 1n1C (Figura 2.1).

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Figura 2.1 - Esquema comparativo da mitose e da meiose.

Pode ocorrer que um par de cromossomos-

homólogos durante a primeira meiose ou as cromátides-

irmãs de um cromossomo durante a segunda meiose não

se separem (não-disjunção), assim haverá gametas com

os dois membros de um par cromossômico, totalizando 24 cromossomos, e outros sem nenhum membro de um

par cromossômico, portanto, com apenas 22

cromossomos. Ao se combinarem com os gametas

normais do sexo oposto, formam embriões com 47

cromossomos (trissomia de um cromossomo) ou 45

cromossomos (monossomia de um cromossomo): são

situações de aneuploidia.

A deleção, a duplicação e a inversão de partes de

cromossomos e ainda a translocação de um segmento do

cromossomo para outro também podem gerar síndromes

semelhantes àquelas observadas após a não-disjunção.

A fertilização do oócito por dois espermatozoides ou

a não separação do segundo corpúsculo polar na segunda

divisão meiótica resulta em poliploidia.

Metade das gestações termina em aborto espontâneo

nas primeiras semanas, devido principalmente às

anormalidades cromossômicas. Essa seleção prévia é

responsável pela baixa incidência ao nascimento (0,5%)

de crianças afetadas.

3 ESPERMATOGÊNESE E OOGÊNESE

A descrição apresentada a seguir é da

gametogênese humana, sendo mencionadas algumas diferenças que ocorrem em outros animais.

No final do período embrionário, na oitava

semana de desenvolvimento, os testículos consistem

nos cordões seminíferos, com as células germinativas primordiais (ou gonócitos) e as células de Sertoli,

também denominadas células de sustentação por

realizarem essa função.

As células de Sertoli secretam o hormônio

antimülleriano (antimüllerian hormone – AMH), uma

glicoproteína da família do fator de crescimento

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transformante- (transforming growth factor- –

TGF-), que suprime o desenvolvimento dos ductos

de Müller, precursores do trato reprodutor feminino.

Por influência da gonadotrofina coriônica humana

(human chorionic gonadotropin – hCG), hormônio

proteico produzido pela placenta, semelhante ao hormônio luteinizante (luteinizing hormone – LH),

surgem, entre os cordões seminíferos, as células de

Leydig (ou células intersticiais), as quais secretam testosterona, indutora da formação do sistema

reprodutor masculino.

Após o parto, sem o suporte de hCG materna, há a

degeneração das células de Leydig. Nos anos pré-puberdade, há uma pequena produção de andrógenos

pela adrenal, e as células germinativas primordiais

originam as espermatogônias.

Na puberdade, com o estímulo do LH da hipófise,

há uma nova onda de diferenciação de células de

Leydig a partir de células mesenquimais. Sob a

influência da testosterona, a espermatogênese inicia. Os espermatozoides são produzidos da puberdade até

a morte do indivíduo. Com o arranjo das células

germinativas, aparece uma luz nos cordões seminíferos: são os túbulos seminíferos.

Na base do túbulo seminífero, há várias

populações de espermatogônias (2n2C). As espermatogônias do tipo A são células-tronco (stem

cells), que, através de mitoses, se perpetuam até a

morte do indivíduo. As divisões mitóticas das

espermatogônias ocupam quase 16 dias (Figura 2.2). Espermatogônias do tipo B, descendentes das

espermatogônias do tipo A, saem do ciclo mitótico e

entram na meiose, estimuladas pelo ácido retinoico, um derivado da vitamina A.

A espermatogônia do tipo B aumenta o seu

volume e duplica o seu DNA na interfase, tornando-se o espermatócito primário (2n4C). Ele sofre a primeira

divisão meiótica, levando 24 dias (Figuras 2.2 e 2.3).

Durante esse período, além do crossing-over, há a

síntese de moléculas de RNAm que serão usadas posteriormente.

De cada espermatócito primário, são originados

dois espermatócitos secundários (1n2C). Eles

realizam a segunda divisão meiótica rapidamente:

cerca de 8h (Figuras 2.2 e 2.3).

As espermátides (1n1C) resultantes diferenciam-se nos espermatozoides (1n1C). Esse processo de

diferenciação morfológica é a espermiogênese e

requer quase 24 dias (Figuras 2.2 e 2.3).

Quando a espermiogênese se completa e o excesso

de citoplasma é perdido, os espermatozoides são

liberados na luz dos túbulos seminíferos, o que é

denominado espermiação (Figura 2.3).

No ser humano, a espermatogênese demora 64

dias aproximadamente.

As oogônias (2n2C) surgem na vida intrauterina, sendo que, ainda no primeiro trimestre, elas

proliferam por mitose e, no segundo, duplicam o

material genético na interfase, transformando-se em

oócitos primários (2n4C) (Figuras 2.4 e 2.5).

Esses oócitos entram na primeira divisão meiótica,

mas a interrompem logo no início, no diplóteno da

prófase, por causa de uma alta concentração de monofosfato de adenosina cíclica (AMPc), resultante

da produção pelo próprio oócito e pelas células

vizinhas, as células foliculares. A passagem do AMPc das células foliculares para o oócito ocorre através de

junções comunicantes. O acúmulo de AMPc também

é decorrência da produção de monofosfato de

guanosina cíclica (GMPc) pelas células foliculares e do seu transporte para o oócito. O GMPc inativa a

fosfodiesterase 3A (PDE3A), que converteria o AMPc

em 5`AMP. A alta concentração de AMPc no oócito inativa o fator promotor da maturação (MPF de

maturation promoting factor), responsável pela

continuação da meiose.

Nesse período de suspensão da prófase, favorecido

pela quantidade duplicada do DNA, há um acúmulo

de RNAm e RNAr, que serão usados para a síntese de

glicoproteínas que compõem a zona pelúcida, um envoltório do gameta feminino; para a produção de

substâncias que são armazenadas nos grânulos

corticais e exocitadas na fertilização, e para a tradução de proteínas necessárias no início do desenvolvimento

embrionário.

10

Figura 2.2 - Esquema da espermatogênese.

Figura 2.3 - Ilustração da espermatogênese.

11

Depois da puberdade, em cada ciclo menstrual,

um oócito primário retoma a meiose (Figuras 2.4 e

2.5). Sob a influência do LH, as junções gap entre as células foliculares e o oócito fecham-se, reduzindo a

quantidade de AMPc e GMPc transferidos para o

oócito. A redução de GMPc ativa a enzima PDE3A, cuja ação degrada o AMPc dentro do oócito. A

concentração menor dessa substância ativa o MPF, e a

prófase prossegue.

O MPF é uma fosfoproteína com duas subunidades:

ciclina B e Cdk1 (cyclin-dependent kinase 1). A ciclina

ativa a Cdk1, a qual é uma enzima quinase que fosforila

proteínas, como a histona H1 e as laminas, levando à

condensação da cromatina e à desintegração do envoltório

nuclear, respectivamente.

O MPF induz a transição da fase G2 para a fase M

(mitose) do ciclo celular de células somáticas e, por isso, é

também denominado fator promotor da fase M (M-phase

promoting factor).

Com a conclusão da primeira meiose são

formados o oócito secundário e o primeiro corpúsculo

polar (1n2C). A citocinese assimétrica faz com que o oócito secundário fique com a maior parte do

citoplasma, organelas e nutrientes para sustentar o

início do desenvolvimento do embrião, enquanto o corpúsculo polar é uma célula pequena, com o

excesso de material genético e que logo degenera

(Figuras 2.4 e 2.5).

Geralmente só há liberação do ovário (ovulação)

de um oócito secundário. Se mais oócitos forem

liberados, quando fecundados, resultarão em gêmeos

não idênticos. Em animais com múltiplos filhotes, vários oócitos são ovulados.

O oócito secundário entrou na segunda meiose,

mas ela foi interrompida na metáfase. Com a entrada do espermatozoide, os níveis citoplasmáticos de Ca

2+

aumentam, ativando a proteína quinase dependente de

calmodulina/Ca2+

II (CAM-quinase II). Essa enzima degrada a ciclina do MPF, dando continuidade à

divisão meiótica. O oócito secundário termina a

meiose, gerando, novamente por citocinese

assimétrica, o óvulo e o segundo corpúsculo polar

(1n1C) (Figuras 2.4 e 2.5).

O oócito secundário é viável por, no máximo, 24h. Se a fertilização não se realiza, o oócito secundário

sofre autólise e é reabsorvido pelo trato reprodutor

feminino.

O estágio em que o gameta feminino é liberado do

ovário varia conforme o animal. Por exemplo, os

cnidários, os ctenóforos e os ouriços-do-mar ovulam

óvulos; platelmintos, moluscos, muitos insetos, cadelas e éguas liberam o oócito primário; os

equinodermos, com exceção dos ouriços-do-mar, os

cordados inferiores, os anfíbios, as aves e a maioria dos mamíferos, inclusive as mulheres, ovulam o

oócito secundário.

O Quadro 2.1 exibe um resumo comparativo da

gametogênese masculina e feminina.

3.1 Epitélio seminífero e tecido intersticial

Os testículos possuem forma oval, com 4cm de comprimento e 3cm de diâmetro no ser humano. Eles

estão na bolsa escrotal, envolvidos pela túnica

vaginal, uma camada dupla de mesotélio contínuo ao peritônio.

No espaço entre os folhetos parietal e visceral da

túnica vaginal, há fluido secretado pelas células

mesoteliais, que permite o movimento sem atrito dos testículos na bolsa escrotal.

O folheto visceral da túnica vaginal é adjacente à

túnica albugínea, uma cápsula de tecido conjuntivo denso não modelado. A túnica albugínea espessa-se na

face posterior dos testículos, formando o mediastino,

de onde partem septos fibrosos para o interior do

órgão e por onde entram e saem vasos e nervos.

Os testículos são constituídos por túbulos de

epitélio especial, o epitélio germinativo (ou

seminífero) (Figura 2.6). Por testículo, há 400 a 600 túbulos seminíferos com cerca de 80cm de

comprimento e 150m de diâmetro, produzindo 50 a 150 milhões de espermatozoides diariamente.

12

Figura 2.4 - Esquema da oogênese.

Figura 2.5 - Estágio da vida em que ocorre a oogênese.

13

Quadro 2.1 - Esquema comparativo entre a espermatogênese e a oogênese.

Ao redor dos túbulos, há a túnica própria,

composta pela membrana basal, pelas fibras colágenas

e pelas células mioides peritubulares, que são miofibroblastos (Figura 2.6).

Entre os túbulos, há o tecido intersticial, um tecido

conjuntivo frouxo, com as células de Leydig (secretoras de testosterona), nervos, vasos sanguíneos

e linfáticos (Figuras 2.6 e 2.7).

Para a espermatogênese ocorrer, a temperatura deve

ser de 35C, o que é conseguido pela presença dos testículos na bolsa escrotal. Há um plexo venoso ao redor

da artéria espermática que funciona como um sistema

contracorrente de troca de temperatura para dissipar o

calor. Por outro lado, para aumentar a temperatura,

contrações do músculo cremaster no cordão espermático e

do músculo dartos no escroto aproximam os testículos da

parede corporal.

Os indivíduos com criptorquidismo, ou seja, com

testículos retidos na cavidade abdominal ou no canal

inguinal, não produzem espermatozoides, embora

apresentem as características sexuais secundárias e sejam potentes, já que a síntese de testosterona não é afetada.

As células germinativas dispõem-se no túbulo

seminífero conforme a progressão da

espermatogênese. Assim, as espermatogônias estão na camada basal; os espermatócitos, na camada logo

acima, e as espermátides jovens (ou redondas) e

tardias (ou alongadas), nas camadas superiores (Figuras 2.8 e 2.9). Os espermatozoides são

encontrados na luz do túbulo, pois são liberados

quando formados.

Nem todas as células germinativas são

reconhecidas em um corte de túbulo seminífero. As

diferentes associações celulares observadas

configuram os estágios da espermatogênese. No homem, são seis estágios, enquanto são 12 no macaco,

no camundongo e na cobaia e são 14 no rato.

Como a espermatogênese humana ocorre em uma espiral, dois a quatro estágios são vistos no mesmo

corte transversal do túbulo. Nos demais mamíferos,

ela progride ao longo do túbulo de modo que há um

único estágio no corte transversal.

Como a citocinese é incompleta, as células-filhas

resultantes das mitoses e da meiose permanecem

conectadas por pontes citoplasmáticas (Figuras 2.3 e

14

2.10). A ampla comunicação entre as células permite a

sincronização do seu desenvolvimento.

O epitélio seminífero possui também as células de Sertoli. Elas se apóiam na lâmina basal dos túbulos,

unindo-se a ela por hemidesmossomos. São células

alongadas, com reentrâncias onde se inserem as células germinativas (Figuras 2.8 e 2.9).

O núcleo das células de Sertoli é grande, de forma

ovoide ou irregular e pode ser indentado. É claro,

devido à cromatina frouxa, e exibe nucléolo proeminente, com heterocromatina associada (Figura

2.8). O citoplasma possui citoesqueleto e organelas

em abundância, especialmente retículo endoplasmático liso, mitocôndrias e vesículas do

sistema endolisossomal. Gotículas lipídicas também

são encontradas. Em humanos, há os cristais de

Charcot-Bottcher, que medem 20m de comprimento

e 1m de espessura.

O tamanho e os constituintes mudam durante o

ciclo espermatogênico, influenciados pelo hormônio folículo-estimulante (follicle-stimulating hormone –

FSH). Essas alterações estão relacionadas com a

atividade funcional, promotora da espermatogênese, e permitem acomodar as mudanças morfológicas das

células germinativas. Além de receptores de superfície

para FSH, as células de Sertoli possuem receptores nucleares para andrógenos, mediando o seu efeito

sobre as células germinativas (Figura 2.7).

Pela união por junções de adesão e desmossomos,

elas sustentam e translocam as células germinativas da base para o ápice do epitélio de onde serão liberadas

(Figuras 2.8 e 2.9). Através de junções gap, nutrem as

células germinativas e regulam a espermatogênese.

Dentre as várias substâncias produzidas pelas

células de Sertoli, citam-se a proteína de ligação ao

andrógeno (androgen-binding protein – ABP), a

ativina (membro da família do TGF-) e a inibina.

A ABP liga-se à testosterona, aumentando os seus níveis nos túbulos seminíferos. Uma concentração de

testosterona 200 vezes maior daquela plasmática é

necessária para a espermatogênese ocorrer. A ativina realiza feedback positivo sobre a secreção de FSH,

enquanto a inibina exerce um feedback negativo.

Figura 2.6 - Corte de testículo de camundongo, mostrando

os túbulos seminíferos, a túnica própria circundando-os

( ) e o tecido intersticial (TI) entre eles. HE.

Figura 2.7 - Esquema da regulação hormonal das células

de Leydig e das células de Sertoli.

TI

15

Essas e outras substâncias são secretadas

juntamente com um fluido, o fluido testicular, que

banha as células germinativas durante a sua diferenciação e carrega os espermatozoides para fora

dos testículos.

As células de Sertoli, por estarem ligadas por junções de oclusão, formam a barreira

hematotesticular, que protege a espermatogênese de

macromoléculas, inclusive imunoglobulinas,

provenientes do sangue.

A presença das junções de oclusão divide o

epitélio germinativo em dois compartimentos: o

compartimento basal, com as espermatogônias, e o compartimento adluminal (apical), com as demais

células germinativas. À medida que as

espermatogônias transformam-se em espermatócitos

primários, um novo complexo juncional é feito subjacente aos espermatócitos primários no estágio

pré-leptóteno, sob influência da testosterona, e as

proteínas das junções na posição apical são degradadas.

Como as células presentes no compartimento

adluminal surgem após a puberdade, são estranhas ao

sistema imunológico. O rompimento da barreira hematotesticular, causado, por exemplo, por um trauma

ou por uma biópsia, resulta em uma resposta autoimune

com destruição das células germinativas, levando a

problemas de fertilidade.

Por estarem no compartimento abaixo do complexo

juncional, as espermatogônias são as células

germinativas mais suscetíveis ao dano por drogas e por

outras substâncias que entram nos túbulos seminíferos.

Apesar de mais resistentes, as células de Sertoli

também podem ser afetadas e, como as células

germinativas dependem delas, a espermatogênese

também será prejudicada. Além disso, por serem responsáveis pela sustentação das células germinativas,

pode ocorrer descamação dessas células e redução do

epitélio germinativo.

As células de Sertoli fagocitam e digerem, através

dos lisossomos, os restos citoplasmáticos que se

desprendem durante a espermiogênese (o corpo

residual), liberando os espermatozoides (Figura 2.11).

As células de Sertoli não se dividem mais a partir da puberdade, quando se tornam maduras. A ativina,

secretada pelas células de Sertoli, e a -endorfina das células de Leydig inibem a sua proliferação. Em

compensação, possuem vida longa, promovida pelo

Bcl-w, uma proteína da família Bcl-2, que impede a morte celular. O Bcl-w suprime a atividade da

proteína Bax, que desencadearia a apoptose.

Em torno da base dos túbulos, há as células mioides peritubulares (Figuras 2.8, 2.9 e 2.12). São

miofibroblastos, ou seja, fibroblastos ricos em

filamentos de actina e em moléculas de miosina. Por

serem contráteis, comprimem os túbulos, contribuindo para o transporte do fluido testicular e dos

espermatozoides.

Colaboram com as células de Sertoli na síntese da membrana basal e no estabelecimento da barreira

hematotesticular, já que impedem a passagem de

grandes partículas para os túbulos seminíferos.

Possuem receptores para andrógenos e, induzidos

por esses hormônios, secretam fatores, como P-modS

(peritubular factor modifying Sertoli cell function),

que estimula a produção de transferrina (proteína transportadora de ferro) e de inibina pelas células de

Sertoli. Assim, via células de Sertoli, as células

mioides também regulam a espermatogênese.

O tecido intersticial contém as células de Leydig,

que, sob a influência do LH, produzem testosterona

(Figuras 2.7 e 2.8). Esse hormônio, além de se

difundir para os túbulos seminíferos, onde induz a espermatogênese, entra na corrente sanguínea, através

dos capilares fenestrados do tecido intersticial.

Promove as características sexuais secundárias, como crescimento da barba, mudança de entonação da voz e

alterações musculares. Ainda estimula a atividade

secretora das glândulas sexuais: a próstata, as vesículas seminais e as glândulas bulbouretrais.

Como são células produtoras de hormônios

esteroides, as células de Leydig possuem retículo

endoplasmático liso e mitocôndrias em abundância, o que torna o citoplasma eosinófilo. A presença de

gotículas lipídicas é responsável pela vacuolização

16

observada nos cortes histológicos (Figura 2.8). As

células de Leydig exibem os cristais de Reinke. Há

junções comunicantes entre as células.

A síntese de testosterona ocorre a partir do

colesterol, captado do plasma sanguíneo ou produzido

do acetil-CoA. O colesterol é convertido em pregnenolona na mitocôndria pelo citocromo P450

(Figura 2.7). As demais reações acontecem no retículo

endoplasmático liso.

Figura 2.8 - Corte de túbulo seminífero de camundongo,

onde são indicados: espermatogônias (1), espermatócitos

(2), espermátides redondas (3), espermátides alongadas (4)

e células de Sertoli (S). Em torno dos túbulos seminíferos,

há as células mioides peritubulares (M) e, no tecido

intersticial, as células de Leydig (L). HE.

Assim como as células de Sertoli e as células

germinativas, as células de Leydig produzem também

um pouco de estrógeno a partir da testosterona ou do seu precursor androstenediona através da enzima

aromatase. Os estrógenos podem agir de forma

parácrina, inibindo a proliferação dos precursores das células de Leydig, e controlam a esteroidogênese pelo

feedback negativo sobre o eixo hipotálamo-hipófise e

pela inibição de enzimas envolvidas na secreção de

testosterona.

Figura 2.9 - Corte semifino de testículo, onde são

visualizados em maior resolução: espermatogônias (1),

espermatócitos (2), espermátides redondas (3),

espermátides alongadas (4), células de Sertoli (S) e células

mioides peritubulares (M). Azul de toluidina.

17

Figura 2.10 - Eletromicrografia do epitélio germinativo,

onde é indicada a ponte citoplasmática interligando duas

espermátides redondas.

Figura 2.11 - Ilustração da fagocitose do corpo residual

pelas células de Sertoli.

As células de Leydig duram 142 dias (em

roedores). Como não apresentam atividade mitótica, as células são repostas pela proliferação e pela

diferenciação das células mesenquimais.

Com o envelhecimento, o homem sofre um declínio na síntese de testosterona (andropausa), o que pode

afetar a produção de espermatozoides, a libido (desejo

sexual) e a ereção.

Figura 2.12 - Imagem ao microscópio eletrônico da célula

mioide peritubular (M). S - célula de Sertoli.

3.2 Espermiogênese

É a diferenciação morfológica da espermátide em

espermatozoide, tornando a célula adaptada para a

fecundação (Figura 2.13).

Do Golgi origina-se uma vesícula contendo

enzimas que permitirão a passagem do

espermatozoide pelos envoltórios do oócito. A

vesícula achata-se sobre o núcleo, tendo-se então o acrossoma (ou capuz acrossômico) (Figuras 2.14 e

2.15).

O material genético condensa-se, água é perdida do núcleo, e o núcleo diminui de volume e alonga-se.

A condensação da cromatina decorre da substituição

18

das proteínas associadas ao DNA: histonas por

protaminas, cujos resíduos de cisteína formam pontes

dissulfeto que estabilizam e compactam a cromatina. O RNAm das protaminas foi sintetizado previamente,

acumulado no citoplasma em um complexo com

proteínas, denominado corpo cromatoide (Figura 2.15). Essa estratégia é também responsável pela

síntese de proteínas após a transcrição ser

interrompida pela condensação da cromatina.

Além de diminuir o tamanho do núcleo, a condensação do DNA torna-o menos suscetível a dano

físico ou à mutação. O alongamento do núcleo

também é resultado da pressão dos microtúbulos arranjados em uma estrutura cilíndrica, chamada

manchete (Figura 2.16).

Figura 2.13 - Eletromicrografia de espermátides sofrendo a espermiogênese: 1 - espermátide jovem; 2 - espermátide

tardia.

A partir dos centríolos, surge o flagelo.

Inicialmente os centríolos migram para a periferia da célula, em uma região oposta ao acrossoma, e, no

centríolo distal, há a polimerização de tubulinas

(Figura 2.17), estruturando o axonema, um conjunto

de nove duplas periféricas e uma central de

microtúbulos.

Figura 2.14 - Início da formação do acrossoma: vesícula com enzimas proveniente do Golgi aderida ao núcleo ( ).

Figura 2.15 - Capuz acrossômico achatando-se sobre o

núcleo da espermátide redonda. É apontado o corpo

cromatoide.

19

Figura 2.16 - Alongamento do núcleo da espermátide pela

manchete, constituída de microtúbulos.

Figura 2.17 - Desenvolvimento do flagelo a partir do

centríolo distal.

A extremidade proximal da cauda (pescoço ou

colo) apresenta uma região convexa, a peça conectora,

que se articula com uma depressão côncava na cabeça do espermatozoide. A peça conectora contém nove

colunas segmentadas que originam as fibras densas

externas, as quais envolvem o axonema. Quando presente, o centríolo proximal situa-se na peça

conectora.

Na porção proximal do flagelo, chamada de peça

intermediária, há nove fibras densas externas ao redor

do axonema, uma para cada dupla de microtúbulos. Ainda acumulam-se as mitocôndrias (bainha

mitocondrial) para fornecer energia para o

deslizamento dos microtúbulos (Figura 2.18).

A síndrome de Kartagener (ou síndrome dos cílios

imóveis) é uma mutação autossômica recessiva, onde a

dineína não é sintetizada normalmente. Sem a quebra do

ATP, não há o deslizamento dos microtúbulos do

axonema, e os espermatozoides são imóveis.

Figura 2.18 - Corte transversal da peça intermediária da

futura cauda do espermatozoide.

Conectado à membrana plasmática, no final da

peça intermediária, há um anel proteico, o ânulo, que

evita o deslocamento das mitocôndrias durante o batimento flagelar.

Abaixo do ânulo, há a peça principal, que é a

maior parte do flagelo. Possui axonema, sete fibras

densas externas e a bainha fibrosa (Figura 2.19). Esta última consiste de duas colunas longitudinais

(derivadas das duas fibras densas externas ausentes),

ligadas a uma série de costelas hemisféricas. Assim como as fibras densas externas, a bainha fibrosa

contém queratina, o que confere certa rigidez ao

flagelo.

20

A última parte da cauda é a peça terminal. Ela não

apresenta as fibras densas externas e a bainha fibrosa

(Figura 2.19) e, na sua porção final, nem os microtúbulos organizados em axonema.

Finalizando a espermiogênese, há a perda do

excesso de citoplasma, o corpo residual, tornando a célula alongada. Uma pequena quantidade de

citoplasma permanece na região do pescoço do

espermatozoide. É a gota citoplasmática e será perdida

no epidídimo (Figura 2.20).

Figura 2.19 - Cortes transversais de flagelos no nível da

peça principal (P) e da peça terminal (T).

Figura 2.20 - Eletromicrografia de espermátide alongada

de camundongo, mostrando a perda do corpo residual e a

presença da gota citoplasmática (G) na região do pescoço.

O espermatozoide pode ser dividido em cabeça

(5m), onde há o núcleo e o acrossomo, e em cauda

(55m), que é subdividida em pescoço (ou colo), peça intermediária, peça principal e peça terminal (Figura

2.21).

Figura 2.21 - Espermatozoide humano de esfregaço

seminal observado ao microscópio de luz. Na cabeça, o

acrossomo recobre parcialmente o núcleo. As peças

intermediária (I), principal (P) e terminal (T) da cauda são

indicadas. O pescoço (ou colo) situa-se na extremidade da

cauda adjacente à cabeça. Giemsa.

3.3 Espermiação

É a liberação dos espermatozoides na luz dos

túbulos seminíferos, que ocorre quando a

espermiogênese se completa e o excesso de

citoplasma é perdido.

Espermatozoides morfologicamente anormais

também são formados. Se ultrapassarem 60% do total

haverá um comprometimento da fertilidade. Cabeças ou

caudas duplas prejudicam a motilidade dos

espermatozoides. Variações na forma e no tamanho da cabeça indicam alterações, como ausência do acrossoma,

condensação insuficiente da cromatina e mutações no

material genético. As anomalias morfológicas dos

espermatozoides dificultam ou impedem o seu

movimento e o processo de fertilização.

3.4 Controle hormonal da espermatogênese

I

T

I

P

G

21

Entre vários fatores, a espermatogênese é

promovida pela testosterona, secretada pelas células

de Leydig, e regulada pela inibina, produzida pelas células de Sertoli. Essas células são estimuladas pelos

hormônios hipofisários LH e FSH, respectivamente. A

hipófise, por sua vez, sofre a influência do hipotálamo através do hormônio liberador de gonadotrofinas

(gonadotropin-releasing hormone - GnRH) (Figura

2.22).

A testosterona e a inibina realizam feedback

negativo sobre a hipófise e sobre o hipotálamo. A

testosterona diminui a secreção de LH, regulando sua própria síntese. A inibina deprime a secreção do FSH,

afetando as células de Sertoli, inclusive na produção

de ABP. A ativina tem efeito oposto ao da inibina: estimula a liberação de FSH (Figura 2.22).

Figura 2.22 - Esquema do controle hormonal da espermatogênese.

3.5 Controle da espermatogênese por apoptose

A quantidade de espermatozoides também é

regulada pela morte programada (apoptose) das

células germinativas iniciais: as espermatogônias e os

espermatócitos primários (Figuras 2.23 e 2.24).

O processo apoptótico reduz a população de

células germinativas a um número adequado para ser

sustentado pelas células de Sertoli.

Figura 2.23 - Além do núcleo de células de Sertoli e das

células germinativas em metáfase, são observadas células

germinativas sofrendo apoptose. Notar a posição excêntrica

do núcleo, a condensação do material genético junto à

carioteca e o surgimento de vacúolos na célula. HE.

22

Figura 2.24 - Célula apoptótica com o material genético já

fragmentado. HE.

3.6 Ovários e folículos ovarianos

Os ovários possuem uma forma ovoide, com 3cm de comprimento e 1,5cm de largura no ser humano.

Eles estão conectados ao aparelho reprodutor pelo

ligamento largo do útero e pelo mesovário, uma prega

do peritônio que transporta os vasos sanguíneos e linfáticos e os nervos, os quais entram, nas gônadas,

pelo hilo. Não há uma ligação contínua entre os

ovários e as tubas uterinas, sendo o oócito captado pelas projeções da tuba.

O ovário é revestido por epitélio simples

pavimentoso ou cúbico, contínuo ao mesovário

(Figuras 2.25 e 2.26). Subjacente, há uma camada de tecido conjuntivo denso não modelado, a túnica

albugínea. Entretanto ela não é uma cápsula

anatomicamente distinta como aquela dos testículos.

O ovário é dividido nas zonas cortical e medular.

A zona cortical tem um estroma de tecido conjuntivo

frouxo, com abundância de fibroblastos. Nessa região, situam-se os folículos ovarianos, formados pelas

células germinativas e pelas células foliculares. Há

também o(s) corpo(s) lúteo(s), uma glândula

endócrina cordonal, resultante da ruptura do folículo maduro na ovulação. A zona medular é contínua ao

hilo e é de tecido conjuntivo frouxo ricamente

vascularizado (Figura 2.25).

Há uma interdependência entre a maturação do

gameta feminino e o seu revestimento celular, porque,

graças aos prolongamentos celulares e às junções

comunicantes, há troca de nutrientes e fatores que

regulam a oogênese. Os folículos ovarianos podem ser

classificados em: primordiais, em crescimento

(unilaminares, multilaminares e antrais), maduros e atrésicos.

Figura 2.25 - Corte de ovário de camundonga prenhe, onde

são apontados: o epitélio ( ); a zona cortical (ZC) com os

folículos em crescimento e os corpos lúteos (CL), e a zona

medular (ZM) com os vasos sanguíneos e linfáticos. HE.

23

Os folículos primordiais são constituídos pelo

oócito primário e por uma camada de células

foliculares pavimentosas, unidas por desmossomas (Figuras 2.26 e 2.27).

Com o incremento de organelas relacionadas com

a atividade sintética, as células foliculares adquirem uma forma cúbica. As interdigitações entre os

prolongamentos das células foliculares e os microvilos

do oócito e as junções comunicantes entre essas

células possibilitam a passagem de substâncias para o oócito, contribuindo para o seu crescimento. Em

contrapartida, o transporte de AMPc e de GMPc

aumenta os níveis de AMPc no citoplasma do oócito, levando à inativação do MPF e, consequentemente, à

interrupção da primeira meiose do oócito.

O oócito também desenvolve suas organelas e

aumenta o seu volume. Favorecido pelo material genético duplicado produz a zona pelúcida, uma

matriz extracelular com glicoproteínas, importantes na

interação com o gameta masculino; sintetiza glicoproteínas e glicosaminoglicanos, que são

armazenados nos grânulos corticais e exocitados na

fertilização, e acumula transcritos para serem usados no início do desenvolvimento embrionário. Por

apresentar somente uma camada de células

foliculares, este folículo em crescimento é

denominado unilaminar (Figuras 2.26 e 2.27).

A proliferação das células foliculares resulta em

várias camadas celulares, e o folículo em crescimento

é multilaminar. O conjunto de camadas de células foliculares é a camada granulosa. A membrana basal

que a delimita impede a entrada dos vasos sanguíneos,

e o oxigênio e os nutrientes entram por difusão. Fibroblastos aproximam-se e circundam a camada

granulosa, constituindo a teca folicular (Figuras 2.26 e

2.27). Estabelecem-se junções comunicantes entre as

células foliculares e as da teca. A teca é subdividida em interna, que é vascularizada e secretora, e externa,

que é mais fibrosa. A vascularização é causada por um

fator angiogênico liberado pelas células da teca. Os vasos sanguíneos dão o suporte nutritivo necessário

para o crescimento do folículo.

O desenvolvimento do folículo até esse estágio é

devido a fatores de crescimento e de diferenciação provenientes do oócito e das células foliculares. A

continuidade da maturação folicular depende da

aquisição de receptores de superfície para FSH pelas

células foliculares e da influência desse hormônio, ocorrendo após a puberdade. A proliferação das

células foliculares, por exemplo, é estimulada pela

ativina produzida localmente. Entretanto a ação da ativina é aumentada sob a influência do FSH.

O LH também atua sobre o folículo. Esse

hormônio estimula as células da teca interna a

secretarem andrógenos (androstenediona e pequenas quantidades de testosterona) a partir do colesterol. Os

andrógenos difundem-se para a camada granulosa,

onde são convertidos em estrógenos (estrona e 17-estradiol) pela aromatase. A síntese dessa enzima é

promovida pela ação do FSH sobre as células foliculares (Figura 2.28).

Os estrógenos induzem a formação de receptores

para LH nas células foliculares, permitindo que respondam a esse hormônio. Realizam também

feedback positivo sobre a liberação do LH. Esse

hormônio hipofisário é responsável pela secreção de progesterona pelas células foliculares, pela retomada

da meiose e pela ovulação (Figuras 2.28 e 2.29). Os

estrógenos ainda incitam as células-alvo a produzirem

receptores para progesterona, a fim de que elas se tornem sensíveis a esse hormônio.

O estrógeno e a progesterona secretados pelos

folículos ovarianos entram na corrente sanguínea e atuam sobre o organismo, promovendo as

características sexuais secundárias e preparando

outros órgãos do aparelho reprodutor para a

fertilização e para a implantação do embrião.

As células foliculares produzem ainda

glicosaminoglicanos, que atraem íons de Na+

e, junto

com eles, água do plasma sanguíneo. O fluido que se acumula entre as células foliculares coalesce em uma

cavidade, o antro folicular. Com a presença do antro,

tem-se o folículo em crescimento antral (Figuras 2.26 e 2.30). O líquido folicular contém um complemento

de proteínas similar ao do soro, proteoglicanas,

enzimas e hormônios (FSH, LH, estrógeno e

progesterona).

Aproximadamente 24h após o nível de estrógeno

atingir o seu máximo no sangue, a hipófise libera

24

pulsos intensos de LH. Em resposta ao LH, as células

foliculares fecham as junções comunicantes,

reduzindo a transferência de AMPc e de GMPc para o oócito. A redução de GMPc ativa a PDE3A, que

degrada o AMPc em 5`AMP. O declínio na

concentração de AMPc desencadeia a ativação do MPF.

O oócito primário conclui a primeira meiose,

originando o oócito secundário. O acúmulo do fluido

e o consequente aumento do antro dividem a camada granulosa. Essa denominação se mantém para as

camadas de células foliculares adjacentes à teca,

enquanto as células que se projetam no antro como um pedúnculo são o cumulus oophorus, e aquelas que

circundam o oócito, a corona radiata. Esse é o

folículo maduro ou de De Graaf (Figura 2.30). O

folículo maduro pode ser observado ao ultrassom como uma grande vesícula, de quase 2cm, saliente na

superfície do ovário.

A cada ciclo menstrual, até 50 folículos são recrutados para prosseguirem no desenvolvimento,

mas somente um (ou alguns naqueles animais com

vários filhotes) atinge o estágio de folículo maduro. Os demais degeneram: sofrem atresia folicular. Esse

processo decorre da secreção de uma grande

quantidade de inibina pela camada granulosa do

folículo em crescimento dominante, o que diminui o nível tônico de FSH necessário para a continuidade do

crescimento dos folículos antrais. Suas células entram

em apoptose, enquanto o folículo dominante, que já está independente do hormônio hipofisário, sofrerá a

ovulação. O folículo dominante adquire esse estado

sete dias antes da ovulação.

A atresia folicular é regulada por produtos

gênicos, como a proteína inibitória da apoptose neural

(neural apoptosis inhibitory protein – NAIP). Ela está

presente em todos os estágios de folículos em crescimento, mas ausente nos folículos atrésicos. A

sua expressão é promovida pelos altos níveis de

gonadotrofinas. Por isso, quando há a queda do FSH, as células foliculares, sem a síntese da NAIP, entram

em apoptose.

Figura 2.26 - Córtex ovariano, onde são indicados o

epitélio simples cúbico que o reveste ( ) e os folículos

primordiais (P) e em crescimento unilaminar (U),

multilaminar (M) e antral (A). A teca folicular também é

assinalada (*). HE.

Figura 2.27 - Ilustração dos folículos primordial,

unilaminar e multilaminar.

25

Figura 2.28 - Ilustração sobre a regulação hormonal das células da teca e das células foliculares.

Figura 2.29 - Esquema da influência do estrógeno sobre a secreção do LH.

Figura 2.30 - Ilustração dos folículos antral e maduro.

26

No ovário, há cerca de um milhão de folículos ao

nascimento e de 400.000 na menarca. Ciclos sucessivos

de ovulação e atresia esgotam os folículos, e o estroma

predomina nos ovários. Há a irregularidade e finalmente

a interrupção dos sangramentos menstruais, a

menopausa, em torno dos 50 anos. A diminuição na

secreção de estrógeno provoca atrofia do epitélio vaginal

e da pele, osteoporose e instabilidade vasomotora

(notada como ondas de calor, os fogachos) e aumenta o risco de doenças cardiovasculares.

A importância do desenvolvimento de tantos

folículos a cada ciclo menstrual é a secreção dos estrógenos para preparar o corpo para a ovulação e o

transporte dos gametas.

Os folículos atrésicos unilaminares e

multilaminares são reabsorvidos sem deixar cicatriz, enquanto dos antrais resta um tecido fibroso hialino.

O oócito e as células foliculares, que estão dentro da

lâmina basal, morrem e são substituídos pelo tecido fibroso. As células da teca, que estão fora da lâmina

basal, retornam ao pool de células do estroma ou se

diferenciam nas células intersticiais. Essas células,

como aquelas masculinas, são responsivas ao LH e secretam andrógenos. Elas não são frequentes no

ovário humano.

Minutos após o pico de LH, há um aumento do fluxo sanguíneo para o ovário e, em especial, para a

teca do folículo maduro, levando ao extravasamento

de proteínas plasmáticas e, consequentemente, em edema. O edema e a liberação de compostos

farmacologicamente ativos, como prostaglandinas,

histamina, vasopressina e o indutor de plasminogênio,

resultam na produção local de metaloproteinases da matriz.

A degradação dos componentes da matriz

extracelular, inclusive o colágeno, e a morte de algumas das células sobrejacentes, por causa da

isquemia do tecido pela pressão do folículo,

enfraquecem a superfície do ovário, acarretando a sua ruptura e a expulsão do oócito, cercado pela zona

pelúcida e pela corona radiata. A ovulação ocorre de

28 a 36h após o pico de LH.

Quando da ovulação, algumas mulheres sentem dor,

que é denominada mittelschmerz, dor do meio. Essa dor

pode ser acompanhada de leve sangramento ocasionado

pela ruptura do folículo.

Com a ovulação, a membrana basal da camada granulosa rompe-se, e os vasos da teca invadem essa

camada. As células foliculares, que já adquiriram

receptores para LH, sofrem a ação desse hormônio e modificam-se em um processo denominado

luteinização. Forma-se o corpo lúteo, uma glândula

endócrina cordonal que, sob a influência do LH,

secreta progesterona e um pouco de estrógeno (Figuras 2.25 e 2.31).

As células luteínicas da granulosa têm

diferenciação terminal. O corpo lúteo dura de 10 a 14 dias, degenerando em virtude do feedback negativo da

progesterona sobre o LH (Figura 2.31). A inibina

liberada pelas células da granulosa também suprime a secreção das gonadotrofinas. A ação de um fator

luteolítico uterino, como prostaglandina F2, facilita a

regressão do corpo lúteo.

Depois da apoptose, as células luteínicas da granulosa são fagocitadas pelos macrófagos, e uma

cicatriz de tecido conjuntivo denso é formada. Pela

cor branca, é denominado corpus albicans. Ele persiste por vários meses e é substituído pelo estroma.

As células luteínicas tecais podem originar células

intersticiais.

Se ocorrer a fertilização, o corpo lúteo será

mantido pela hCG, sintetizada pelo córion do

embrião, que será parte da placenta. Pela semelhança

ao LH, liga-se aos receptores desse hormônio nas células luteínicas da teca, as quais respondem,

dividindo-se e produzindo grandes quantidades de

progesterona.

As células luteínicas da granulosa não respondem

à hCG, são incapazes de se dividir e interrompem a

secreção. Assim, o corpo lúteo gravídico é composto

principalmente de células luteínicas da teca.

O corpo lúteo aumenta bastante o seu tamanho,

atingindo 5cm de diâmetro. Permanece ativo até o

quarto mês de gestação, mas, após o segundo mês, a

27

placenta produz estrógenos e progesterona em

quantidades suficientes para sustentar a gravidez. Se,

nesse momento, os ovários forem removidos, a gestação continuará.

3.7 Controle hormonal da oogênese: ciclo estral e ciclo menstrual

A oogênese é controlada pelas gonadotrofinas

produzidas pela hipófise: o hormônio folículo-

estimulante (FSH) e o hormônio luteinizante (LH), assim denominados pela sua atividade funcional. A

liberação desses hormônios deve-se ao hormônio

liberador de gonadotrofinas (GnRH) do hipotálamo. A ação dos hormônios hipofisários sobre os ovários

estimula a secreção de estrógeno e progesterona

(Figura 2.31), que, por sua vez, atuam sobre o restante

do aparelho reprodutor, preparando-o para o transporte dos gametas e para a gestação.

As variações cíclicas dos hormônios sexuais

levam a mudanças no aparelho reprodutor feminino, que configuram, nos mamíferos, o ciclo estral ou, no

caso dos primatas, o ciclo menstrual, por causa da

descamação do revestimento do útero.

Os animais podem ser monoéstricos, quando o

ciclo estral é seguido por um longo período de anestro

(cadela), ou poliéstricos, quando os ciclos estrais se sucedem sem intervalo (roedores, vaca e porca) ou

com um breve anestro (égua e ovelha, por exemplo).

Utilizando o camundongo e o rato como exemplos, serão descritas as fases do ciclo estral

quanto aos hormônios predominantes e o efeito desses

sobre o aparelho reprodutor.

A vagina é um dos órgãos-alvo dos hormônios sexuais e assim a observação das suas células em um

esfregaço vaginal é um método rápido para identificar

qual é a fase do ciclo em que a fêmea se encontra e se está apta ao acasalamento.

A coleta de células epiteliais da vagina é feita com

um pequeno swab (semelhante a um cotonete)

umedecido em solução salina. O swab deve ser passado na vagina, sem profundidade. Caso contrário,

a fêmea entenderá que foi copulada e entrará em

pseudogravidez. O material coletado é espalhado em uma lâmina de vidro e fixado em álcool-éter (1:1) por

10min.

Figura 2.31 - Esquema do controle hormonal da oogênese.

28

Uma técnica adequada para a coloração dessas

células foi criada por Shorr, em 1941. É uma

simplificação do método de Papanicolaou, utilizado para a citologia vaginal humana. Ela envolve os

corantes fast green, briebrich scarlat e orange G, que

coram de forma diferenciada o citoplasma das células. A hematoxilina pode ser usada para corar o núcleo das

células. A lâmina, após a fixação, é colocada em água

destilada por 10seg e depois na hematoxilina por 3 a

5min. Novamente é posta em água destilada e então na solução de Shorr por 5min. O material é

desidratado em álcool 95%, álcool absoluto e dois

banhos de xilol. Lamínula pode ser colada sobre o material com uma resina de montagem.

O ciclo estral em ratos e camundongos dura em

torno de quatro dias e meio e é dividido em: proestro,

estro, metaestro e diestro.

No proestro, com a liberação do FSH pela

hipófise, há o crescimento dos folículos ovarianos.

Eles secretam principalmente estrógeno, que promove a proliferação do epitélio do útero e da vagina e o

edemaciamento do tecido conjuntivo subjacente.

Figuras mitóticas são comuns no epitélio desses órgãos. No esfregaço vaginal, são encontradas células

nucleadas e anucleadas. As primeiras apresentam um

citoplasma azulado ou esverdeado, enquanto as

últimas, pela queratinização, coram-se de rosa (Figura 2.32). Essa fase tem uma duração aproximada de 15h.

Figura 2.32 - Esfregaço vaginal de camundonga em

proestro. Shorr/H.

No estro, o alto nível de estrógeno provoca a

queratinização do epitélio vaginal, preparando-o para

o coito. Por isso, são observadas, no esfregaço vaginal, somente células anucleadas (Figura 2.33).

Nessa fase, ocorre a ovulação, e a fêmea aceita o

macho. O estro demora cerca de 30h.

Figura 2.33 - Esfregaço vaginal de camundonga em estro.

Shorr/H.

O corpo lúteo é mantido pelo LH e secreta

principalmente progesterona. Esse hormônio é responsável pela infiltração leucocitária do útero e da

vagina. Assim, no esfregaço vaginal em metaestro (ou

diestro I), são identificados células nucleadas e anucleadas e leucócitos. Essa fase tem

aproximadamente 14h.

Os níveis elevados de progesterona também

estimulam a secreção das glândulas uterinas e das células do epitélio vaginal. Um muco, além das

células nucleadas e anucleadas e dos leucócitos, está

presente no esfregaço em diestro (ou diestro II) (Figura 2.34). Essa é a fase mais longa: 49h.

O ciclo menstrual inicia com a menstruação (fase

menstrual). Foi estabelecido o primeiro dia do ciclo como aquele em que o sangramento surge. Esse

sangramento consiste na descamação de parte do

endométrio, a mucosa do útero. A camada basal

permanece, enquanto a camada funcional é despreendida. Há também a perda de 20 a 80ml de

sangue, devido ao rompimento dos vasos aí presentes.

29

Como as arteríolas estão contraídas, a perda de sangue

arterial é mínima. Essa fase dura quatro a seis dias

(Figura 2.35).

Figura 2.34 - Esfregaço vaginal de camundonga na

transição de metaestro para diestro (um pouco de muco é

notado ao fundo). Shorr/H.

O tecido endometrial pode sofrer um fluxo

retrógrado através da tuba uterina e, se não destruído

pelo sistema imunológico, implantar-se sobre órgãos da

cavidade abdominal, causando a endometriose.

Influenciado pelos hormônios sexuais, o tecido prolifera,

secreta e sangra da mesma forma que o endométrio. A

endometriose é uma condição bastante dolorosa devido

ao sangue extravasado na cavidade peritoneal ou às

adesões provocadas.

Pela ação do FSH hipofisário, há o crescimento

dos folículos, os quais secretam estrógeno. Esse

hormônio estimula a proliferação das células da base das glândulas uterinas e do estroma da camada basal,

refazendo o endométrio. Essa fase pode ser

denominada folicular, estrogênica ou proliferativa. O aumento brusco do estrógeno provoca a secreção de

um pico de LH, que desencadeia a ovulação (Figuras

2.29 e 2.35). Um dia após esse evento termina essa fase.

O corpo lúteo formado do folículo roto é

estimulado pelo LH e produz principalmente

progesterona. Esse hormônio mantém o endométrio,

pois inibe a contratilidade do miométrio, a camada

muscular do útero, e faz com que as glândulas

endometriais secretem substâncias, como glicogênio e glicoproteínas, que se acumulam no endométrio e

serão consumidas pelo embrião nos seus primeiros

dias de desenvolvimento. Esse período é a fase lútea, progestacional ou secretora (Figuras 2.31 e 2.35).

Se não ocorrer a fertilização, o corpo lúteo

sobrevive por 10 a 14 dias e então degenera, porque

os níveis de LH diminuem e não há hCG do embrião. Sem a ação da progesterona, o endométrio libera

prostaglandinas que provocam a constrição das

arteríolas espiraladas. Há a isquemia da maior parte do endométrio. A camada basal, irrigada pelas

arteríolas retas basais, não é afetada. Com a queda da

progesterona, o miométrio contrai-se e expulsa o

endométrio necrosado, tendo-se novamente a fase menstrual (Figura 2.35).

A hipófise, por ser constituída de uma parte nervosa,

além da parte glandular, sofre a influência de fatores emocionais, o que pode fazer com que a data da

ovulação altere-se de um ciclo para outro, modificando

também a duração do ciclo menstrual. Geralmente, ele é

de 28 dias, mas pode variar de 23 a 35 dias. Essa

variação está relacionada com a extensão da fase

proliferativa, já que o intervalo entre a ovulação e a

próxima menstruação, por causa da sobrevida do corpo

lúteo, é de aproximadamente 14 dias. Assim, a ovulação

ocorre em torno do 14o dia em um ciclo menstrual de 28

dias, mas do nono dia em um ciclo de 23 dias e do 21o

dia em um ciclo de 35 dias.

Métodos de contracepção naturais

- Método de Billings: avalia as características do muco

produzido pela cérvix uterina. Próximo à ovulação,

devido aos níveis aumentados de estrógeno, o muco

cervical torna-se fluido e distensível, tipo clara de ovo

(muco E), o que permite a passagem dos

espermatozoides para o útero. Após a ovulação, com o aumento da secreção de progesterona, o muco fica

viscoso e espesso (muco G), impedindo a entrada dos

espermatozoides e também de micro-organismos.

30

Figura 2.35 - Esquem do ciclo menstrual, exibindo as alterações que ocorrem no ovário sob a influência do FSH e do LH e

no endométrio do útero sob a influência do estrógeno e da progesterona.

A mulher que não deseja engravidar não deve

manter relações sexuais enquanto durar o muco fluido

(período fértil) e por mais três dias como margem de

segurança, já que o último dia de muco do tipo fértil

ocorre cerca de 14h antes da ovulação, e o oócito sobrevive 24h. A subida dos níveis de estrógeno, que

resulta em muco tipo fértil, começa seis dias antes da

ovulação, e o muco tipo fértil é produzido por oito dias.

Em um ciclo menstrual de 28 dias, ocorre do 9º ao 16º

dia;

- Método de Ogino-Knaus (ou tabelinha): Ogino, do

Japão, estabeleceu que a ovulação acontece de 12 a 16

dias antes da menstruação, e Knaus, da Áustria, que ela

ocorre de 14 a 16 dias. Esses dados e aqueles da

viabilidade do oócito e do espermatozoide serviram de

base para a tabelinha. O método consiste em contar para trás (subtrair) 19 dias a partir do primeiro dia (estimado)

do próximo ciclo menstrual, o que corresponde aos três

dias de viabilidade do espermatozoide e a data provável

da ovulação, considerando a duração máxima do corpo

lúteo de 16 dias. Nesse dia, inicia o período fértil. A sua

duração pode ser estimada em oito dias, porque

terminaria 11 dias antes do primeiro dia estimado do

próximo ciclo menstrual, já que 12 dias antes pode dar-se

a ovulação, mas o oócito sobrevive um dia;

- Método da temperatura basal (ou do ritmo): no dia da

ovulação, a temperatura aumenta 0,3 a 0,5C por causa do alto nível de progesterona.

Métodos de contracepção hormonais

- Pílula anticoncepcional: os níveis de estrógeno e

progesterona da pílula promovem um feedback negativo

sobre o FSH e o LH, não estimulando o crescimento dos

folículos e a ovulação. Além disso, alteram a

consistência do muco cervical e a motilidade dos cílios

da tuba uterina;

- Injetáveis: um progestágeno é administrado por via

intramuscular, mensal ou trimestralmente. Ele provoca o

espessamento do muco cervical e a supressão da

ovulação;

31

- Implantes: cápsulas de silicone com progestágeno,

como o levonorgestrel, são implantadas subcutaneamente

no braço da mulher. O hormônio é liberado por três ou

cinco anos. Há também o espessamento do muco e a

supressão da ovulação.

4 QUESTIONÁRIO

1) Compare a espermatogênese e a oogênese, segundo

os órgãos onde ocorrem, o nome das células

envolvidas e a sua sequência de origem, com o

número de conjuntos cromossômicos (n) e a quantidade de DNA (C) que possuem, o tipo de

divisão celular que sofrem e as fases da vida em que

surgem.

2) Explique o mecanismo responsável pela

interrupção do oócito primário na prófase I por um

período tão longo e como é retomada a meiose.

3) Qual é a vantagem do crescimento do oócito primário ocorrer na fase suspensa da prófase?

4) O oócito secundário é liberado do ovário em qual

fase da divisão meiótica? Qual é o estímulo para a conclusão da meiose?

5) Quais são as modificações que a espermátide sofre

para se transformar em espermatozoide? Qual é o nome desse processo?

6) Quais são os hormônios que atuam sobre as células

de Sertoli e as células de Leydig e quais são as suas

funções?

7) Qual é a localização das células mioides

peritubulares e o que fazem?

8) Classifique os folículos ovarianos, especificando os seus constituintes.

9) Quais são os hormônios que atuam sobre as células

da teca e as células foliculares? E quais são os hormônios (ou substâncias) que essas células

produzem?

10) Se vários folículos são recrutados para

crescimento em cada ciclo menstrual, por que há geralmente a liberação só de um oócito?

11) O que é o corpo lúteo? É mantido por qual

hormônio? O que secretam?

12) Descreva o ciclo menstrual, mencionando as suas fases, os hormônios envolvidos, o que ocorre no

ovário e no endométrio.

13) Como você explicaria a uma colega a tabelinha e o método de Billings.

14) Aponte os dias prováveis da ovulação e o período

fértil de um ciclo menstrual com 28 dias, de um ciclo

curto e de outro longo.

15) Como a pílula promove a supressão da ovulação?

16) Se a pílula suprime a ovulação, por que a mulher

que usa esse método contraceptivo continua menstruando?

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35

Transporte dos Gametas e Fertilização Capítulo 3

1 INTRODUÇÃO

Os gametas produzidos nos testículos e nos

ovários devem se encontrar para a formação de um novo ser. Os espermatozoides são expelidos do

sistema reprodutor masculino e entram no trato

reprodutor feminino, onde ocorre a fertilização (Figura 3.1).

Figura 3.1 - Ilustração que demonstra o trajeto dos

espermatozoides até o local de fertilização.

2 TRANSPORTE DOS GAMETAS

2.1 Transporte dos espermatozoides

Nos testículos, os espermatozoides não possuem motilidade ou exibem um fraco movimento vibratório

da cauda. Eles são conduzidos pelas contrações das

células mioides peritubulares, pela correnteza do

fluido testicular e por gradiente de concentração (Quadro 3.1).

Os túbulos seminíferos têm a forma de U, e as

extremidades abrem-se na rede testicular (ou rete testis), localizada no mediastino, o espessamento da

túnica albugínea na borda posterior dos testículos. Há

uma região transitória entre os túbulos seminíferos e a rede testicular: são os túbulos retos (Figura 3.2).

Próximo aos túbulos seminíferos, em virtude da

depleção de células germinativas, eles são

constituídos somente por células de Sertoli. Posteriormente, assim como a rede testicular, com

quem se continuam, são revestidos por epitélio

simples pavimentoso a colunar (Figura 3.3).

O segmento com a presença de células de Sertoli

evita o refluxo do fluido da rede testicular para os

túbulos seminíferos.

Os canais da rede testicular fazem comunicação com 8 a 15 dúctulos eferentes (Figura 3.2), de epitélio

pseudoestratificado colunar. As células colunares

possuem cílios, mas há células cúbicas com estereocílios, que reabsorvem a maior parte do fluido

testicular. Os cílios e as contrações da musculatura

lisa permitem o transporte dos espermatozoides para os epidídimos (Figura 3.4 e Quadro 3.1).

Os epidídimos situam-se ao longo da face

posterior dos testículos (Figura 3.1). Estão envolvidos

pela túnica albugínea e pela túnica vaginal. Medem 7cm de comprimento, mas contêm um ducto de 5m

36

(portanto, bastante enovelado), onde os

espermatozoides passam 4 a 12 dias.

Anatomicamente, o órgão é dividido em três regiões: cabeça, corpo e cauda. A cabeça é a porção onde os

dúctulos eferentes fundem-se no ducto epididimário, e

a cauda comporta a região mais distal do ducto (Figura 3.2).

O epitélio é pseudoestratificado colunar com

estereocílios, o que aumenta a superfície absortiva.

Nesse órgão, ocorre a absorção do fluido testicular restante, da gota citoplasmática perdida pelos

espermatozoides e de espermatozoides velhos. Dentre

as organelas da célula epitelial, o Golgi é proeminente, porque está envolvido na síntese de

glicoproteínas que serão inseridas à superfície dos

espermatozoides (Figura 3.5).

Figura 3.2 - Representação do testículo (TS – túbulos

seminíferos; TR – túbulos retos; RT – rede testicular), dos

canais eferentes (CE), do epidídimo (E) e do canal deferente (CD). Baseado em Moraes, G. E. S.

Espermocitograma: espermocitologia em critério estrito.

2.ed. Caxias do Sul: EDUCS, 2007. p.14.

Figura 3.3 - Túbulo reto, constituído por células de Sertoli

( ) e epitélio simples (TR), desembocando na rede

testicular (RT). HE.

Figura 3.4 - Dúctulos eferentes, de epitélio

pseudoestratificado colunar, cujas células colunares

possuem cílios e as células cúbicas, estereocílios. A

musculatura lisa (M) contribui para o transporte dos

espermatozoides. HE.

37

A modificação de glicoproteínas na superfície

celular e a perda da gota citoplasmática fazem parte da

maturação dos espermatozoides e torna-os móveis (motilidade progressiva e direcional) e aptos a

fertilizarem o oócito.

Devido à maior atividade absortiva e secretora, o epitélio é mais alto nas regiões da cabeça e do corpo

do que na cauda. A luz do ducto, por sua vez, é mais

ampla e preenchida de espermatozoides na cauda,

onde eles são armazenados até a ejaculação.

Além das células principais (colunares com

estereocílios) e das células basais do epitélio

pseudoestratificado, é comum a presença de linfócitos intraepiteliais, identificados pelo núcleo esférico,

escuro, com um halo não corado ao redor. Eles

participam da barreira imunológica do epidídimo.

O epitélio do epidídimo é dependente de andrógeno para sua atividade funcional. O ambiente

rico desse hormônio é proporcionado pelo complexo

ABP-testosterona proveniente dos testículos.

Subjacente ao epitélio, unindo as alças do ducto

entre si, há tecido conjuntivo frouxo, com vasos

sanguíneos e nervos. O transporte dos espermatozoides é garantido pelas contrações de

miofibroblastos dispostos em torno do ducto e da

musculatura lisa, especialmente desenvolvida na

região da cauda (Figura 3.5 e Quadro 3.1).

O músculo liso da cabeça e do corpo do epidídimo

sofre contrações peristálticas espontâneas, enquanto a

contração do músculo da cauda é desencadeada pelo estímulo sexual, provocando a ejaculação. Os

espermatozoides são liberados para o exterior,

passando rapidamente pelos canais deferentes (35cm) e pela uretra (20cm) (Figura 3.1).

Os canais deferentes correm no interior dos

cordões espermáticos, que incluem ainda vasos e

nervos. Da bolsa escrotal, atravessam o canal inguinal e penetram na pelve, atrás da bexiga urinária (Figura

3.1).

Como os epidídimos, os canais deferentes são revestidos por epitélio pseudoestratificado colunar

com estereocílios. Subjacente ao epitélio, há uma

delgada lâmina própria de tecido conjuntivo frouxo,

com fibras elásticas. A espessa camada de músculo

liso, com subcamadas interna e externa longitudinal e

média circular, promove o transporte dos espermatozoides durante a ejaculação. Externamente,

os canais deferentes possuem uma adventícia, cujo

tecido conjuntivo frouxo é compartilhado com outras estruturas do cordão espermático (Figura 3.6 e Quadro

3.1).

Figura 3.5 - Ducto da região da cabeça do epidídimo, de

epitélio pseudoestratificado colunar com estereocílios. A

porção supranuclear das células é menos corada, de aspecto

floculento, por causa do Golgi bem desenvolvido. Na luz do

ducto, há espermatozoides. As células alongadas sob o

epitélio são miofibroblastos. HE.

A porção terminal dos canais deferentes tem uma camada muscular mais delgada e dilata-se, formando a

ampola, onde desembocam as vesículas seminais.

Mais distalmente, no interior da próstata, transformam-se nos ductos ejaculatórios (1cm), de

epitélio simples colunar.

A uretra pode ser dividida em: prostática,

membranosa e peniana. Os espermatozoides são expelidos da uretra prostática pelas contrações dos

músculos perineais e bulbouretrais (Quadro 3.1).

A uretra prostática (Figura 3.7) apresenta epitélio de transição, enquanto a uretra membranosa e a

peniana variam de epitélio pseudoestratificado a

estratificado colunar e, próximo ao meato uretral,

38

epitélio estratificado pavimentoso. A uretra

membranosa é circundada por um esfíncter de

músculo liso e por outro de músculo estriado esquelético, que controlam a passagem da urina e do

sêmen (Quadro 3.1).

Um par de glândulas bulbouretrais (ou de Cowper) situa-se na parte posterior do bulbo do pênis,

com ductos abrindo-se na porção proximal da uretra

peniana (Figura 3.1). Possuem o tamanho de uma

ervilha, com 1cm de diâmetro, e são glândulas tubuloalveolares compostas. Antes da fase orgásmica

da resposta sexual, liberam um fluido ligeiramente

mucoso que lubrifica a uretra.

Durante o orgasmo, há a ejaculação do sêmen

(esperma ou ejaculado), que, na verdade, são frações

expelidas em sequência: a secreção da próstata, os

espermatozoides e a secreção das vesículas seminais. Os espermatozoides perfazem 5% do sêmen, e o

componente líquido, o líquido seminal, corresponde a

95%. O fluido seminal coagula logo após a ejaculação e liquefaz dentro de 15 a 30 min.

Um ejaculado normal, após três a quatro dias de

abstinência, tem 2 a 4mL e 20 a 250 milhões/mL de

espermatozoides.

Assim como as glândulas bulbouretrais, a próstata

e as vesículas seminais são órgãos-alvo de

testosterona. Esse hormônio difunde-se pela membrana plasmática, atingindo o citoplasma.

Geralmente é convertida em diidrotestosterona pela

enzima 5-redutase e, em menor proporção, em

androstenediona pela 3-redutase. A diidrostestosterona é um potente andrógeno:

comparada à testosterona, possui maior afinidade pelo receptor de andrógeno e atividade biológica superior.

A próstata tem a forma e o tamanho de uma

castanha e pesa cerca de 20g. Possui uma cápsula de

tecido conjuntivo denso não modelado, com células musculares lisas interpostas e 30 a 50 glândulas

tubuloalveolares, ramificadas e compostas, que

desembocam na uretra que corre no seu interior (Figura 3.7).

Figura 3.6 - Corte transversal de canal deferente. O ducto é

revestido internamente pelo epitélio pseudoestratificado

colunar com estereocílios. Subjacente há uma delgada

lâmina própria (L), uma espessa camada muscular (M) e uma adventícia (A). HE.

Figura 3.7 - Corte da uretra prostática com epitélio de

transição e luz irregular, onde os ductos ( ) das glândulas

(G) desembocam. HE.

A próstata pode ser dividida em três zonas: a interna (25% do órgão) contém as glândulas da

mucosa, que são as menores glândulas e desembocam

na uretra sem ductos; a intermediária tem as glândulas submucosas, as quais se abrem na uretra por ductos

curtos, e a periférica (70% do órgão) é constituída

pelas glândulas principais, as maiores e com ductos longos.

G

L M A

39

A porção secretora das glândulas exibe três

fenótipos celulares: as células basais, as células

neuroendócrinas e as células epiteliais luminais.

As células basais são pequenas, piramidais e

localizadas entre as células epiteliais luminais

(colunares) e a membrana basal. Pela sua capacidade mitótica, são responsáveis pela proliferação do

epitélio. Diferenciam-se nos outros tipos celulares.

As células neuroendócrinas têm características

intermediárias entre epiteliais, neurais e endócrinas. Possuem prolongamentos dendríticos e grânulos

citoplasmáticos diversos. Para identificação dessas

células, são necessárias reações citoquímicas para aminas biogênicas ou imunocitoquímicas para os

neurotransmissores sintetizados.

As células neuroendócrinas regulam o crescimento

e a atividade funcional da próstata. Elas contatam as células epiteliais vizinhas e o conteúdo do lúmen,

monitoram a composição do fluido prostático e

modulam a secreção das células epiteliais luminais, segundo a concentração de proteínas e o pH.

As células epiteliais luminais são colunares, com

núcleo basal, sendo a região supranuclear ocupada pelas organelas bem desenvolvidas, como o Golgi, e

pelas vesículas de secreção. Possuem receptores para

andrógenos. A ação desses hormônios ativa os genes

responsáveis pelos produtos a serem secretados. Essas células sintetizam enzimas, como amilase, lisozima,

fibrinolisina e uma serina protease, denominada

antígeno específico prostático (prostate specific antigen – PSA). A fibrinolisina e o PSA liquefazem o

sêmen.

O PSA circulante é produzido pelo fígado, não pela

próstata. Entretanto, em caso de alterações, como no

câncer, a próstata aumenta a atividade secretora de PSA

e também o libera para o sangue, elevando a

concentração sérica dessa substância. Assim, o PSA

serve de marcador em exames de sangue para avaliar a

normalidade da próstata.

As células epiteliais luminais produzem ainda citrato, que se liga a cátions, como os íons de zinco e

de magnésio, os quais servem de cofatores nas reações

enzimáticas. Os numerosos lisossomos liberam

fosfatase ácida.

Com a idade, acumulam-se, na luz das glândulas,

concreções de glicoproteínas, geralmente calcificadas.

No estroma, ao redor das glândulas, há fibras musculares lisas, cuja contração promove a saída da

secreção, um fluido branco e seroso. As células

musculares lisas também convertem testosterona em diidrotestosterona. Ainda atuam sobre o epitélio

secretor, produzindo TGF- que inibe a proliferação e fatores que evitam a apoptose.

A próstata aumenta progressivamente a partir dos 45

anos, sendo que a hiperplasia benigna da próstata atinge 95% dos homens acima de 70 anos. Ela é causada pela

hiperplasia das glândulas mucosas e submucosas, o que

leva à obstrução parcial da uretra, provocando retenção

da urina na bexiga urinária e dificuldade na micção.

O adenocarcinoma da próstata afeta 30% da

população masculina, sendo o segundo câncer mais

frequente nessa população. As glândulas principais são

afetadas. Como essas glândulas são distantes da uretra,

não há os sintomas urinários nos estágios iniciais, e o

crescimento tumoral pode ser detectado pelos altos

níveis sorológicos do PSA, pela apalpação digital da

próstata no toque retal, pela ecografia e pela biópsia.

As vesículas seminais são um par. Cada uma tem

5cm de comprimento, mas consiste de um tubo de

15cm enrolado sobre si mesmo. São glândulas exócrinas tubuloenoveladas. A mucosa é pregueada, e

o seu epitélio tem uma camada de células colunares

ou cúbicas. Subjacente à delgada lâmina própria da mucosa, há uma camada interna circular e uma

camada externa longitudinal de músculo liso, cuja

contração impele a secreção para os ductos ejaculatórios. Externamente, há uma adventícia

(Figura 3.8).

40

Figura 3.8 - Corte de vesícula seminal, mostrando as

pregas de epitélio secretor com conjuntivo interposto, a

camada muscular bem desenvolvida e a adventícia (A) de

tecido conjuntivo frouxo. HE.

A secreção das vesículas seminais é viscosa, devido à riqueza de açúcares, como a frutose, que é a

principal fonte de energia para o batimento do flagelo

dos espermatozoides. É amarelada pela presença do pigmento lipocromo. Tem também proteínas,

prostaglandinas, ácido cítrico e ácido ascórbico. A

enzima vesiculase coagula parte do ejaculado, formando um tampão vaginal que evita o seu retorno.

As prostaglandinas estimulam a contratilidade uterina,

contribuindo para o rápido movimento dos

espermatozoides para o sítio de fertilização.

O pH do sêmen está entre 7,0 e 8,3, já que a

contribuição de secreção alcalina pelas vesículas

seminais é bem maior do que a de secreção ácida pela próstata. As vesículas seminais produzem 70% do

líquido seminal, enquanto a próstata, 30%.

O pênis é recoberto por pele delgada, com epitélio

estratificado pavimentoso pouco queratinizado, mas mais pigmentado que o do resto do corpo. A glande é

revestida por epitélio estratificado pavimentoso, não

queratinizado. O tecido conjuntivo da pele é bastante

frouxo, o que permite o seu movimento durante a relação sexual. A riqueza em fibras elásticas no tecido

conjuntivo do prepúcio contribui para a sua retração,

expondo a glande. O pênis é ricamente inervado

com muitos fascículos nervosos e receptores

sensoriais.

O corpo do pênis possui o corpo esponjoso

(ventral), através do qual a uretra corre, e dois corpos

cavernosos (localizados dorsalmente). Esses corpos são envolvidos por uma bainha de tecido conjuntivo

denso, a túnica albugínea. Na glande, há somente o

corpo esponjoso, que se expande distalmente. Os corpos cavernosos e o corpo esponjoso são

constituídos pelo tecido erétil: tecido conjuntivo denso

não modelado, com muitas fibras elásticas e células

musculares lisas e com espaços revestidos por endotélio (sinusoides), que se preenchem de sangue

com o estímulo sexual.

A uretra não se fecha durante a ereção (o que permite a passagem do sêmen), porque a cápsula de

conjuntivo ao redor do corpo esponjoso é bem mais

delgada e com mais fibras elásticas do que a túnica

albugínea em torno dos corpos cavernosos, além do ingurgitamento do corpo esponjoso ser menor.

O estímulo sexual, ao atingir os nervos do pênis,

desencadeia a liberação de óxido nítrico (NO), que se difunde, através das junções comunicantes, pelas células

musculares lisas. Dentro das células musculares, o NO

ativa a guanilato-ciclase para produzir o monofosfato de

guanosina cíclica (GMPc) a partir do trifosfato de

guanosina (GTP). O GMPc sequestra o Ca2+

citoplasmático, relaxando as células musculares em torno

dos vasos sanguíneos. O fluxo de sangue arterial para

esses vasos provoca a ereção, que se mantém enquanto

as pequenas veias que drenariam o sangue estiverem

comprimidas pelos sinusoides aumentados.

A enzima fosfodiesterase destrói o GMPc, elevando os níveis citoplasmáticos de Ca2+, o que leva à contração

muscular da parede dos vasos, e o sangue retorna pelas

veias.

As drogas medicamentosas para o tratamento da

disfunção erétil agem bloqueando a fosfodiesterase, o

41

que inibe a degradação da GMPc e, consequentemente,

prolonga o armazenamento de Ca2+ e o relaxamento da

musculatura ao redor dos sinusoides.

Na uretra, desembocam as glândulas de Littré, pequenas glândulas mucosas.

Quadro 3.1 - Mapa conceitual sobre o transporte dos

espermatozoides pelo trato reprodutor masculino.

O sêmen ejaculado na vagina deposita-se na bacia

seminal, que se forma durante a relação sexual, na

região mais posterior da vagina, devido ao intumescimento das paredes no terço próximo ao

exterior. Com o pH alcalino do sêmen, o pH da vagina

superior passa, em 10 segundos, de 4,3 para 7,2, permitindo a sobrevivência dos espermatozoides. O

tamponamento é de alguns minutos, mas o suficiente

para os espermatozoides chegarem à cérvix uterina,

onde o pH do muco fértil é de 7 a 8,5.

A vagina é revestida por um epitélio estratificado

pavimentoso, cujas células, sob o estímulo do estrógeno,

sintetizam e armazenam glicogênio. Ao ser lançado na

luz da vagina, quando as células descamam, o glicogênio

é quebrado em ácido lático pelos bacilos de Döderlein

(Lactobacillus acidophilus).

A acidez da vagina exerce uma função

bacteriostática, impedindo a entrada de agentes

infecciosos no trato genital superior. Um ambiente

anormalmente alcalino favoreceria a proliferação de

patógenos, como Candida albicans e Trichomonas

vaginalis, causando vulvovaginite.

Quando as paredes da vagina colabam por causa da saída do pênis, a bacia seminal aproxima-se da

abertura do útero e os espermatozoides entram para o

útero, batendo o seu flagelo. Podem atravessar a cérvix lentamente, em uma velocidade de 2 a 3mm/h,

levando dois a quatro dias. Entretanto contrações

musculares do útero promovem um transporte rápido,

e eles alcançam as tubas uterinas 5 a 20min após a ejaculação.

Sinais químicos do oócito ou da corona radiata

atraem os espermatozoides. A quimiotaxia foi bem demonstrada em animais aquáticos e recentemente

detectada no fluido folicular.

A viabilidade do espermatozoide no aparelho

reprodutor feminino é de cerca de 80h. Os espermatozoides que não fertilizam o oócito

degeneram e são reabsorvidos.

Dos 250 milhões de espermatozoides depositados na vagina, entram, no útero, uns cinco milhões e

42

destes 50 a 200 espermatozoides alcançam o oócito

secundário na tuba uterina.

Para que um espermatozoide chegue à tuba uterina é

necessário que, pelo menos, um milhão seja lançado no

momento da ejaculação. Deve haver cerca de 80 milhões

de espermatozoides móveis no ejaculado para que a

fertilidade seja assegurada.

2.2 Transporte do oócito

As tubas uterinas têm 12cm de comprimento e 1 a

2mm de diâmetro e, partindo da extremidade aberta

junto aos ovários para aquela inserida no útero, são divididas em: infundíbulo, ampola, istmo e intramural

(Figura 3.9).

Na época da ovulação, em consequência da elevação do estrógeno, as projeções da mucosa

(fímbrias) do infundíbulo (Figura 3.9) “varrem”

constantemente o ovário, captando o oócito à medida

que ele surge na superfície.

Figura 3.9 - Representação do aparelho reprodutor feminino, onde são identificadas as partes da tuba uterina.

43

A fertilização geralmente ocorre na ampola. Ela é

o segmento mais longo, compreendendo dois terços da

tuba. Apresenta pregas bem desenvolvidas da mucosa, mas a camada muscular é delgada. O istmo tem luz

mais estreita, menor número de pregas e uma camada

muscular espessa. A região intramural mede 1cm de comprimento e é localizada na parede do útero (Figura

3.9).

As tubas possuem um epitélio simples colunar

ciliado, que inclui células endócrinas e células secretoras. As células secretoras são células colunares,

com microvilos. Produzem um fluido aquoso, rico em

potássio, cloro e proteínas do soro, como imunoglobulinas. Esse fluido fornece nutrientes para

os gametas e o embrião inicial. O tecido conjuntivo

subjacente ao epitélio é frouxo e bastante

vascularizado. Abaixo da mucosa, há a camada muscular, constituída por subcamadas interna circular

e externa longitudinal. Delimitando as tubas, contínua

ao peritônio, há uma serosa (Figura 3.10).

Figura 3.10 - Corte transversal de tuba uterina na região da

ampola, onde são bem desenvolvidas as pregas de epitélio

simples colunar e tecido conjuntivo frouxo, mas a camada muscular é menos espessa. Delimitando a tuba, há a serosa.

HE.

A atividade dos cílios e da musculatura lisa

também é estimulada pelo estrógeno, favorecendo o transporte do oócito e do embrião. Os cílios

movimentam a película de muco no sentido do útero,

levando o oócito e o embrião e dificultando a

migração de micro-organismos para a cavidade

peritoneal.

Como mulheres com síndrome dos cílios imóveis são

frequentemente férteis, o transporte do embrião pela tuba

uterina deve ser promovido principalmente pelas

contrações da musculatura lisa.

O movimento dos gametas masculino e feminino em sentidos opostos da tuba uterina é decorrente da

sua subdivisão em compartimentos, com contrações

peristálticas independentes.

O transporte do embrião pela tuba leva três a quatro dias, sendo que há um transporte lento na

ampola (cerca de 72h) e um mais rápido pelo istmo e

pela região intramural (8h). Sob a influência da progesterona, a junção uterotubária relaxa e permite a

entrada do embrião na cavidade uterina.

Métodos de contracepção de barreira

- Condom (ou camisinha): é de látex e adapta-se ao pênis

ereto. Possui um reservatório na ponta, onde o sêmen

fica após a ejaculação. Deve ser retirado antes da perda

da ereção;

- Camisinha feminina: é de poliuretano, um material

mais fino e mais resistente que o látex. Tem a forma da

vagina, com fundo cego e um anel em cada extremidade.

O anel da extremidade fechada é empurrado para o fundo

da vagina, enquanto aquele que circunda a extremidade aberta fica no exterior. Deve ser descartada após a

ejaculação;

- Diafragma: é de látex ou de silicione e tem forma

circular e côncava, com uma borda flexível, que é

dobrada para a inserção na vagina. É encaixado atrás da

arcada do púbis, tampando o colo do útero, o que não

permite a entrada dos espermatozoides. Cremes

espermicidas devem ser adicionados para aumentar a sua

eficácia. O diafragma deve ser retirado de 8 a 24h após a

relação, o tempo necessário para a morte dos

espermatozoides. Deve ser lavado e seco para ser

reutilizado.

44

Métodos de contracepção cirúrgicos

- Vasectomia: é um procedimento cirúrgico ambulatorial,

onde é realizada uma pequena incisão na bolsa escrotal.

Os canais deferentes são seccionados, e as suas

extremidades, cauterizadas. Isso interrompe o transporte

dos espermatozoides, e eles são absorvidos pelo epitélio

dos epidídimos e dos canais deferentes;

- Ligadura (ou laqueadura): as tubas uterinas são seccionadas, e as extremidades, fechadas, o que impede a

passagem do oócito.

3 FERTILIZAÇÃO

A fertilização não se restringe ao encontro dos

gametas masculino e feminino. Ela envolve processos anteriores e posteriores a esse momento, importantes

para o sucesso do evento. Em humanos, leva em torno

de 24h.

Durante a passagem dos espermatozoides pelo

trato reprodutor feminino, ocorre a capacitação. Ao

migrar pelas secreções femininas, como o muco

cervical e o fluido folicular, há o desprendimento de uma cobertura superficial de glicoproteínas e

proteínas oriundas do líquido seminal e a alteração

dos componentes da membrana plasmática do espermatozoide. Em muitas espécies, foi verificada a

diminuição na quantidade de colesterol e a perda de

proteínas e carboidratos da membrana plasmática. É

possível que essas mudanças aumentem a atividade respiratória e a motilidade do espermatozoide e

desbloqueiem as proteínas que se ligam à zona

pelúcida.

Uma vez capacitado, o espermatozoide sofre a

reação acrossômica nas vizinhanças do oócito. Um

influxo de Ca2+

provoca a fusão da membrana externa do acrossomo com a membrana plasmática do

espermatozoide em vários pontos. Nesses locais, as

membranas rompem-se, liberando as enzimas do

acrossomo. A hialuronidase, por exemplo, degrada o ácido hialurônico, um glicosaminoglicano da matriz

extracelular da corona radiata. A protease acrosina,

situada na membrana acrossômica interna, fica

exposta e digere as glicoproteínas da zona pelúcida

(Figura 3.11). Os movimentos da cauda também

contribuem para a passagem dos espermatozoides pela corona radiata e pela zona pelúcida.

Há a interação entre os gametas. A zona pelúcida

é constituída por quatro glicoproteínas sulfatadas e secretadas pelo oócito: a ZP1, a ZP2, a ZP3 e a ZP4.

A ZP2 e a ZP3 interagem para formar complexos

filamentosos longos, interconectados por dímeros de

ZP1 e de ZP4. Uma glicoproteína presente na membrana do espermatozoide, a β-1,4-galactosil-

transferase, liga-se aos resíduos oligossacarídicos da

ZP3 em uma ligação específica da espécie. A ZP2 mantém o espermatozoide ligado ao ovo.

Diferente do espermatozoide de ouriço-do-mar

que faz um contato perpendicular com o gameta

feminino através do processo acrossômico, o espermatozoide de mamífero faz um contato

tangencial com o oócito, já que, após a reação

acrossômica, somente a membrana plasmática da porção posterior da cabeça permanece intacta para se

fusionar com a membrana do oócito (Figura 3.11).

A fusão das membranas é promovida pela fertilina, uma glicoproteína transmembrana do

espermatozóide, com um domínio que se liga à

integrina da membrana do oócito e uma região

extracelular hidrofóbica, semelhante à proteína fusogênica responsável pela fusão dos vírus às células

hospedeiras.

Com a fusão do espermatozoide no oócito, há o bloqueio à polispermia. Em 3seg, ocorre a

despolarização da membrana do oócito, devido a um

influxo de Ca2+

, e o potencial de repouso muda de -70mV para +10mV. A voltagem positiva é mantida

por um aumento lento na permeabilidade de Na+. Com

a membrana plasmática positiva, outro

espermatozoide não consegue inserir a proteína fusogênica, também de carga positiva. Esse bloqueio

tem curta duração: cerca de 1min, mas é o tempo

suficiente para um bloqueio definitivo ser desencadeado.

A fosfolipase C isoforma (zeta), trazida pelo espermatozoide, hidrolisa o fosfatidilinositol, lipídio

da membrana, em diacilglicerol e 1,4,5-trifosfato

45

inositol (IP3). O diacilglicerol permanece na

membrana plasmática, onde ativa a bomba de Na+/H

+.

Há uma troca de Na+ extracelular por H

+ intracelular,

levando a um aumento do pH. O IP3 é liberado da

membrana e liga-se ao retículo endoplasmático,

promovendo a liberação de Ca2+

para o citoplasma (nos moluscos e nos anelídeos, o Ca

2+ origina-se de

fora do ovo).

O aumento dos níveis citoplasmáticos de Ca2+

provoca a exocitose dos grânulos corticais (Figura 3.12). A reação cortical é o bloqueio definitivo à

polispermia. Dos grânulos são liberados enzimas e

glicosaminoglicanos. As enzimas hidrolisam os resíduos de açúcar da ZP3, impossibilitando a ligação

de outros espermatozoides, e clivam parcialmente a

ZP2, causando sua mudança conformacional, o que

modifica a estrutura da zona pelúcida e transforma-a na membrana hialina, de difícil penetração. Os

glicosaminoglicanos, devido à sua carga negativa,

atraem Na+, que, por ser osmoticamente ativo, atrai

água, afastando a membrana hialina da membrana

plasmática do oócito secundário (Figura 3.12).

A onda de Ca2+

promovida pela entrada do

espermatozoide resulta na ativação da enzima CAM-quinase II e na consequente degradação da ciclina do

MPF. Assim, o oócito completa a segunda meiose,

transformando-se em óvulo e liberando o segundo corpúsculo polar (Figura 3.12).

Figura 3.11 - Representação da interação entre os gametas e da reação acrossômica: A-B) o espermatozoide liga-se à zona pelúcida e sofre a reação acrossômica; C-D) as enzimas do acrossoma digerem a zona pelúcida, o espermatozoide faz um

contato tangencial com oócito, e ocorre a fusão das membranas dos gametas, e E) o espermatozoide entra no oócito.

46

Figura 3.12 - Representação da reação cortical: exocitose de enzimas e glicosaminoglicanos dos grânulos corticais.

Os núcleos dos gametas são denominados

pronúcleos. Com a substituição das protaminas pelas histonas acumuladas no citoplasma do oócito, o

material genético do espermatozoide descondensa-se.

Os envoltórios nucleares desintegram-se, e os cromossomos pareiam-se. Tem-se uma célula

diploide, o zigoto.

O espermatozoide pode contribuir com o(s)

centríolo(s) para organizar o fuso mitótico do zigoto. Isso ocorre, por exemplo, em ouriço-do-mar, onde há

a entrada dos dois centríolos do espermatozoide no

ovo, e em humanos, onde o centríolo proximal do espermatozoide sofre duplicação no gameta feminino

para formar os ásteres. Em insetos e em alguns

mamíferos, como os roedores, onde há a perda da integridade dos centríolos do espermatozoide, o fuso

surge a partir do centrossoma materno.

As outras organelas do espermatozoide, como as

mitocôndrias, são degradadas. Ainda durante a espermatogênese, nos estágios de espermatócito

secundário e de espermátide redonda, proteínas da

membrana interna da mitocôndria (prohibitin) são marcadas com ubiquitina para sofrerem proteólise.

Mas, durante a passagem pelo epidídimo, os epitopos

com ubiquitina são mascarados por ligações cruzadas

de pontes dissulfeto. Os epitopos são expostos, após a fertilização, pela redução das pontes dissulfeto,

induzida pela glutationa do citoplasma do ovo, e as

mitocôndrias de origem paterna são destruídas até o estágio de embrião com oito células.

Essa destruição parece ser uma vantagem

evolutiva, porque as mitocôndrias paternas e o seu

DNA podem ser afetados por espécies reativas de oxigênio durante a espermatogênese e a fertilização.

Além disso, a prohibitin bloqueia a entrada na fase S,

e, portanto, a sua liberação no citoplasma do ovo prejudicaria o desenvolvimento.

A etapa final da fertilização é a ativação do

metabolismo do zigoto. O aumento intracelular de Ca

2+ e do pH (descrito anteriormente) ativam a

NADquinase e o transporte de K+ e aminoácidos,

respectivamente. A síntese de DNA, RNA e proteínas,

as reações metabólicas e a divisão celular são retomadas.

Casos de infertilidade devido a um número

inadequado ou problemas de motilidade dos

espermatozoides ou pela obstrução das tubas uterinas são

47

tratados pela fertilização in vitro e pela transferência de

embriões. A ovulação de múltiplos oócitos é provocada

por drogas, como citrato de clomifeno ou

gonadotrofinas, e os oócitos são aspirados dos folículos

maduros. Os oócitos são fertilizados in vitro, sendo que

os espermatozoides coletados pela masturbação são

capacitados pela lavagem com meios de cultura para

retirada dos fatores decapacitantes do fluido seminal. Os

embriões no início da clivagem (no máximo três) são transferidos para a cavidade uterina por um cateter pela

cérvix. O índice de sucesso desse procedimento é de 25 a

30%.

4 QUESTIONÁRIO

1) Mencione qual é o epitélio do epidídimo e relacione suas características com as funções

exercidas por esse órgão.

2) Por que a cauda do epidídimo, o canal deferente e

as tubas uterinas apresentam uma camada muscular espessa?

3) Quais são os constituintes do sêmen e onde são

produzidos? Por que o seu pH é alcalino e qual é a importância disso?

4) Qual é a substância marcadora usada em exames de

sangue para avaliar alterações hiperplásicas da

próstata?

5) Quais são os eventos que tornam os

espermatozoides aptos a fertilizar o oócito? Onde eles

ocorrem e no que consistem?

6) Como os espermatozoides conseguem penetrar as

camadas envoltórias do oócito?

7) Qual é a proteína presente na zona pelúcida receptora do espermatozoide?

8) Como é evitada a entrada de mais de um

espermatozoide no oócito?

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49

DESENVOLVIMENTO COMPARADO Capítulo 4

1 VARIABILIDADE DO GAMETA MASCULINO

Há uma grande diversidade na morfologia do

espermatozoide entre os animais. Essa variabilidade morfológica está relacionada a adaptações às

condições de fertilização. Apesar da variedade, estão

geralmente presentes: o núcleo, que contém o material genético; o acrossomo, que permite a penetração das

camadas envoltórias do gameta feminino, e o flagelo,

responsável pela locomoção da célula.

O acrossoma e o núcleo determinam a forma da cabeça do espermatozoide. Por exemplo, em roedores,

ela tem a forma de foice (Figura 4.1), enquanto, em

humanos, de raquete (Figura 4.2). Nos espermatozoides de insetos, peixes, anfíbios, répteis e

aves, o núcleo é geralmente longo e delgado, sendo

que, em alguns, ele é ainda espiralado.

A grande variação na morfologia do acrossomo foi

possibilitada evolutivamente, porque ele se rompe

para a liberação das enzimas, não tendo um papel

mecânico na penetração dos envelopes do ovo.

Há animais, como os ouriços-do-mar, que projetam

o acrossoma quando se aproximam do gameta

feminino. Um longo e delgado processo, o processo acrossômico, é formado. Sua membrana tem as

proteínas bindinas que interagem com glicoproteínas

do envelope vitelino, o envoltório mais interno do ovo. A fusão entre a ponta do processo acrossômico e

um microvilo do gameta feminino estabelece uma

ponte citoplasmática, através do qual o

espermatozoide entra.

Na maioria das espécies de poríferos e cnidários, o

espermatozoide não possui acrossoma. Nas esponjas,

os espermatozoides são transportados até os ovos engolfados por coanócitos modificados, e, nos

cnidários, os espermatozoides emitem projeções que

interagem com a superfície do ovo.

Figura 4.1 - Eletromicrografia de espermátide alongada de

camundongo, mostrando a cabeça em forma de foice.

Figura 4.2 - Espermatozoide humano de esfregaço seminal

observado ao microscópio de luz. A cabeça assemelha-se a

uma raquete quando vista de cima. Giemsa.

A presença de flagelo também não é universal.

Nematódeos possuem espermatozoides arredondados

com pseudópodos para migração. Em crustáceos, os espermatozoides são esféricos ou estrelados e são

imóveis ou movimentam-se através de pseudópodos.

O espermatozoide do carrapato-bovino (Boophilus

50

microplus) tem uma forma alongada e realiza

movimento ameboide (Figura 4.3).

Figura 4.3 - Espermatozoides de carrapato. O núcleo

alongado foi apontado. Paralelo a ele, não corado, há o

acrossomo (A), que é projetado na fertilização. A

extremidade oposta, mais dilatada, executa os movimentos

ameboides (cortesia de Casimiro García Fernández).

PAS/H.

Por outro lado, o espermatozoide do peixe-sapo (Opisamus) é biflagelado, e o espermatozoide da

formiga (Mastotermes) é multiflagelado. A maioria

dos platelmintos tem espermatozoides com dois flagelos, e, em algumas ordens, há variação na

estrutura do axonema, com nenhum ou somente um

microtúbulo central (ao invés do par).

Nos mamíferos, o flagelo é constituído pelo

axonema, com nove pares periféricos e um par central

de microtúbulos. Ao redor do axonema, na porção proximal (peça intermediária), há nove fibras densas

externas e a bainha mitocondrial (Figura 4.4). Na

porção principal, há sete fibras densas externas e a bainha fibrosa. Na parte terminal do flagelo, há

somente o axonema ou microtúbulos isolados (Figura

4.5).

Figura 4.4 - Eletromicrografia de corte transversal da peça

intermediária, mostrando a presença de fibras densas

externas ( ) e de mitocôndrias (M) ao redor do axonema.

Figura 4.5 - Eletromicrografia de cortes transversais da

peça principal (P) e da peça terminal (T).

A

M

51

Nos anfíbios, além do axonema, há uma ou duas

fibras axiais interligadas por uma membrana

ondulante.

Nos insetos, ao invés das fibras densas externas,

nove túbulos acessórios (microtúbulos com 13 a 16

protofilamentos) estão associados com o axonema. Ao invés de uma bainha mitocondrial, há somente uma ou

duas longas mitocôndrias paralelas ao axonema

(Figuras 4.6 e 4.7).

Figura 4.6 - Corte transversal do espermatozoide de grilo

(Acheta domesticus), onde é possível observar o axonema e

os microtúbulos acessórios constituindo o flagelo (Fl) e as

duas mitocôndrias (M) paralelas ao flagelo e inseridas em

uma concavidade do núcleo (N). nm - envelope nuclear, cp

- peça conectora e fm - membrana flagelar (cortesia de

Casimiro García Fernández).

2 VARIABILIDADE DO GAMETA FEMININO

Figura 4.7 - Corte longitudinal do espermatozoide de grilo,

onde são visíveis as duas longas mitocôndrias (M e setas),

resultantes da fusão mitocondrial (cortesia de Casimiro

García Fernández).

2.1 Organização do ovo

O gameta feminino contém nucléolo proeminente e

organelas em abundância para produzir as substâncias necessárias para o desenvolvimento inicial do

embrião, quando ele ainda não é capaz de obtê-las do

ambiente ou sintetizá-las. Os constituintes podem ser distribuídos desigualmente ao longo do maior eixo do

ovo, criando dois polos: o polo animal e o polo

vegetal.

Quando presentes, os grânulos de vitelo, uma

mistura de carboidratos, lipídios e proteínas, são

concentrados no polo vegetal. O núcleo e as demais

organelas são deslocados para o polo animal, e os corpúsculos polares liberados daí.

Os grânulos de pigmento, como, por exemplo, de

melanina, contidos em ovos depositados em locais iluminados como os de anfíbios, estão no córtex do

polo animal para proteger o material genético da

radiação ultravioleta.

52

No córtex do ovo, também há os grânulos corticais,

que são exocitados na fertilização para evitar a

polispermia, e filamentos de actina, que são responsáveis pela citocinese e pela mudança na forma

das células-filhas durante o desenvolvimento.

Nos ovos de insetos, onde o vitelo ocupa uma posição central, não são observados polos animal e

vegetal, mas, devido à forma, uma polaridade

anteroposterior. O lado mais arredondado do ovo de

Drosophila será a porção posterior do embrião, e o lado oposto, a porção anterior. O lado convexo será o

lado ventral, e o lado côncavo, o dorsal.

2.2 Tipos de ovos

Segundo a quantidade e a distribuição de vitelo, os

ovos são classificados em:

- ovos alécitos, sem vitelo. São produzidos pelos mamíferos placentários;

- ovos oligolécitos, com pouco vitelo. Ocorrem em

muitos invertebrados, como nos platelmintos, nos anelídeos, nos moluscos não cefalópodos, nos

equinodermas e nos cordados inferiores (anfioxos e

tunicados);

- ovos mesolécitos, com uma quantidade moderada de

vitelo, o qual se concentra no polo vegetal. São os

ovos de peixes, como os ciclostomados,

elasmobrânquios, gnoides e peixes pulmonados, e de anfíbios;

- ovos telolécitos, ricos em vitelo, sendo que o

citoplasma com o núcleo e as demais organelas fica restrito ao polo animal. São encontrados em moluscos

cefalópodos e alguns gastrópodos, peixes ósseos,

répteis, aves e mamíferos não placentários

(ornitorrinco e équidna);

- ovos centrolécitos, onde o vitelo ocupa a maior parte

do ovo, restando uma região periférica e uma região

central de citoplasma sem vitelo, sendo que, nesta última, se localiza o núcleo. É o caso dos ovos dos

ctenóforos e dos artrópodos, particularmente dos

insetos.

Nos platelmintos, há casos onde o ovo sem vitelo

é circundado por células vitelinas dentro de uma

cápsula. Ele é denominado ovo ectolécito.

2.3 Células acessórias

No ovário, além das células germinativas, há

células que são importantes na secreção de hormônios, no crescimento do oócito e na formação de camadas

que envolvem o ovo. São as células acessórias: as

células nurse (ou trofócitos) e as células foliculares.

As células nurse são derivadas da linhagem

germinativa e permanecem associadas ao oócito, após

as divisões mitóticas, através de pontes

citoplasmáticas, devido à citocinese incompleta. Elas são encontradas nas esponjas, nos cnidários, nos

ctenóforos, nos anelídeos e nos insetos.

Nos cnidários, as células nurse desintegram-se e são incorporadas ao citoplasma do oócito.

Em muitas esponjas, após produzirem o vitelo que

se acumula no oócito, as células nurse infiltram-se entre as células foliculares e são engolfadas pelo

oócito, transferindo suas macromoléculas e organelas.

Em outras, o material é transportado das células nurse

para o oócito por meio de pontes citoplasmáticas.

A oogênese em insetos com a presença de células

nurse é chamada meroística. Há dois tipos de ovários

meroísticos: ovários politróficos e ovários telotróficos.

Nos ovários politróficos, as células nurse estão

intimamente conectadas com o oócito, e o complexo

células nurse-oócito está circundado pelas células

foliculares (Figura 4.8). Drosophila melanogaster é um exemplo de espécie com ovários politróficos. Ela

possui um oócito e 15 células nurse por câmara de

ovo.

Devido à endorreduplicação, as células nurse são

poliploides, com 1.024 vezes mais DNA que o

número haploide, o que possibilita uma intensa transcrição. O RNAm, macromoléculas e ribossomas

entram no oócito pelas pontes citoplasmáticas. Isso

faz com que o gameta cresça rapidamente: o volume

citoplasmático aumenta 90.000 vezes em três dias.

53

O transporte das células nurse para o oócito é

promovido por diferença no potencial elétrico. O

citoplasma do oócito é positivo em relação ao das células nurse, fazendo com que as proteínas com

carga negativa migrem das células nurse para o

oócito.

Nos ovários telotróficos, na porção anterior de

cada ovaríolo, há um grupo de células nurse

conectado, através de cordões tróficos, aos oócitos

situados posteriormente (Figura 4.8). Há também um transporte polarizado de macromoléculas das células

nurse para os oócitos. As células foliculares delimitam

tanto as células nurse como os oócitos. Esse tipo de ovário é encontrado nos hemípteros, como, por

exemplo, o percevejo (Rhodnius), e em alguns

coléopteros.

As células foliculares são células somáticas. A membrana plasmática do oócito interdigita-se com

aquela das células foliculares, e há a passagem de

pequenas substâncias pelas junções comunicantes.

Nos gastrópodos, as células foliculares participam

da oogênese, da vitelogênese, da formação dos

envoltórios do oócito, da determinação da polaridade do ovo, da ovulação e da produção hormonal.

Nos insetos, as células foliculares estão envolvidas

na vitelogênese: captam precursores de vitelo da

hemolinfa e transportam para o oócito e, em algumas espécies, podem sintetizá-los. Elas também secretam o

envelope vitelino e o córion, envelopes do ovo (Figura

4.8).

Nos mamíferos, as células foliculares (Figura 4.9)

passam para o oócito substâncias que contribuem para

o seu crescimento e fatores que regulam a oogênese.

2.4 Envelopes do ovo

O gameta feminino geralmente apresenta camadas

acelulares envoltórias que servem para proteção, nutrição e barreira pela qual os espermatozoides

devem atravessar. Conforme a sua origem, esses

envelopes podem ser classificados em:

Figura 4.8 - Representação dos ovários politrófico e telotrófico. N – células nurse; F – células foliculares.

Baseado em Schwalm, F. E. Arthropods: the insects. In:

Gilbert, S. F.; Raunio, A. M. Embryology: constructing the

organism. Sunderland: Sinauer Associates, 1997. p.261.

- envelope primário, o qual é secretado pelo próprio oócito. Ex: membrana vitelina dos ctenóforos,

envelope vitelino e camada gelatinosa em ovos de

equinodermos, córion em ovos de peixe, envelope vitelino em ovos de anfíbios, membrana vitelina dos

ovos de aves e zona pelúcida em mamíferos (Figura

4.9);

- envelope secundário, sintetizado pelas células foliculares. Ex: envelope vitelino e córion em ovos de

insetos;

54

Figura 4.9 - Oócito primário envolto pela zona pelúcida e

pelas células foliculares. HE.

- envelope terciário, produzido pelas células do trato reprodutor feminino, sendo adicionado ao gameta

após a sua ovulação. Ex: camada gelatinosa nos ovos

de ctenóforos e de anfíbios, albúmen (clara), membranas interna e externa da casca e casca nos

ovos de répteis e aves.

3 CLIVAGEM

3.1 Conceito

Com a fertilização, a célula diploide gerada, o

zigoto, sofre divisões mitóticas sucessivas, sem a fase de crescimento do ciclo celular. Essas divisões são

denominadas clivagens, e as células geradas são os

blastômeros. Nesse período, portanto, não há um

aumento do volume total do embrião.

O citoplasma da célula-mãe é repartido entre as

células-filhas até que se restabeleça a razão volume do

citoplasma/volume do núcleo das células somáticas, adequada ao metabolismo. O volume citoplasmático

do ovo de ouriço-do-mar, por exemplo, é quase 550

vezes àquele de seu núcleo, mas, com essas divisões,

passa para seis vezes.

O sulco de clivagem é uma constrição da

superfície da célula promovida pelo anel contrátil de

filamentos de actina e moléculas de miosina. Ele se situa perpendicular ao eixo longitudinal do fuso

mitótico. Os ásteres, mais do que o fuso, controlam a

organização do anel contrátil, porque ele se forma mesmo entre os ásteres que não estão conectados pelo

fuso.

A membrana plasmática para as células-filhas é

proveniente da membrana dos grânulos corticais exocitados na fertilização e incorporados como

microvilos ou, em embriões de anfíbios, pela inserção

de vesículas citoplasmáticas na região do sulco de clivagem.

3.2 Classificação

O padrão de clivagem é afetado pela quantidade e pela distribuição do vitelo. A concentração de vitelo

desloca o fuso mitótico e inibe o progresso do sulco

de clivagem.

Nos ovos alécitos e oligolécitos, o fuso mitótico

está localizado no centro, e o sulco de clivagem divide

o zigoto totalmente em blastômeros de igual tamanho.

Essa clivagem é classificada como total (ou

holoblástica) e igual.

Nos ovos mesolécitos dos anfíbios, o vitelo

localizado no polo vegetal desloca o fuso mitótico para o polo animal, onde inicia a citocinese. O zigoto

é dividido totalmente, mas as divisões das células

oriundas do polo animal são mais rápidas do que

aquelas do polo vegetal, e um número maior de células, bem como um tamanho menor destas, é

encontrado. A clivagem é do tipo total e desigual.

Nos ovos telolécitos, como os de peixes teleósteos, répteis e aves, devido ao grande acúmulo

de vitelo, o fuso mitótico é deslocado para um

pequeno disco de citoplasma no polo animal. As clivagens limitam-se a essa região sem vitelo, não

havendo a separação completa da célula-mãe. A

clivagem é parcial (ou meroblástica) e discoidal.

55

Nos ovos centrolécitos da maioria dos artrópodos,

como, por exemplo, os insetos, a clivagem também é

parcial. O núcleo sofre ciclos sucessivos de divisão, e a célula torna-se multinucleada, um sincício. Os

núcleos migram para a periferia, e a citocinese ocorre

entre eles. Por causa disso, a clivagem é dita superficial.

O padrão de clivagem também depende da

orientação do fuso mitótico. Quando ele é

perpendicular ou paralelo em relação ao eixo animal-vegetal, a clivagem é regular. Quando é inclinado em

relação ao eixo animal-vegetal, a clivagem é oblíqua

(ou espiral). A clivagem regular pode ser radial, bilateral ou rotacional.

Na clivagem radial, qualquer plano que passa pelo

eixo animal-vegetal divide o embrião em metades

simétricas. É o caso dos equinodermos (Figura 4.10).

Na clivagem bilateral, somente um plano divide o

embrião em duas metades simétricas. É exibida pela

maioria dos animais, como, por exemplo, os tunicados, os peixes, os anfíbios, os répteis e as aves

(Figura 4.10).

Figura 4.10 - Representação da primeira clivagem de

ouriço-do-mar e de anfíbios, que possuem clivagem radial e

bilateral, respectivamente.

A clivagem rotacional ocorre em ovos de

nematódeos e de mamíferos. Na clivagem radial e na

bilateral, as primeiras duas clivagens são meridionais (paralelas ao eixo animal-vegetal), enquanto a terceira

clivagem é equatorial (perpendicular ao eixo animal-

vegetal). Na clivagem rotacional, os planos são diferentes: a primeira clivagem é meridional, mas a

segunda clivagem é meridional em uma célula-filha e

equatorial noutra (Figura 4.11).

Antes da segunda clivagem, nos nematódeos, o fuso mitótico de um dos blastômeros sofre rotação

para uma posição perpendicular em relação ao da

outra célula, enquanto, nos mamíferos, um dos

blastômeros rota 90 em relação ao outro.

Figura 4.11 - Ilustração comparativa da clivagem radial e

da clivagem rotacional.

Anelídeos, moluscos não cefalópodos, alguns platelmintos e vermes nemertinos possuem clivagem

espiral. O fuso mitótico é orientado obliquamente em

relação ao eixo animal-vegetal, e ele se inclina em

direções opostas a cada divisão (Figura 4.12).

A primeira clivagem é meridional, mas levemente

inclinada. Os dois blastômeros resultantes são

chamados de AB e CD. A segunda clivagem é também meridional e inclinada. São formados os

blastômeros A, B, C e D, sendo o D a célula maior. A

56

terceira clivagem é equatorial e desigual. A inclinação

é acentuada. Os blastômeros A, B, C e D originam,

respectivamente, os macrômeros 1A, 1B, 1C e 1D no polo vegetal e os micrômeros 1a, 1b, 1c e 1d no polo

animal (Figura 4.12).

No embrião de oito células, visto pelo polo animal, os micrômeros estão dispostos geralmente no

sentido horário, entre os macrômeros-irmãos. Esse

deslocamento para a direita dos micrômeros é

conhecido como clivagem espiral destra (Figura 4.12). Alguns espiralados exibem clivagem espiral sinistra:

os micrômeros são formados à esquerda dos

macrômeros.

Na quarta clivagem, cada macrômero divide-se no plano equatorial, resultando em um macrômero no

polo animal e um micrômero no polo vegetal. Assim,

as células 1A, 1B, 1C e 1D produzem os macrômeros 2A, 2B, 2C e 2D e os micrômeros 2a, 2b, 2c e 2d

(Figura 4.12). Cada micrômero (1a, 1b, 1c e 1d)

divide-se igualmente, formando dois micrômeros. Por

exemplo, 1a origina 1a1e 1a

2, cujo expoente indica se

a célula está presente na camada superior ou inferior.

Figura 4.12 - Clivagem espiral dos moluscos.

Os padrões de clivagem espiral destra e sinistra (determinados na terceira clivagem) refletem-se na

organização do corpo adulto e no enrolamento da

concha. Quando a abertura da concha está direcionada

para o lado direito, a concha é dita destrógira e, quando para a esquerda, levógira ou sinistrógira. A

orientação do fuso mitótico é controlada por fatores

citoplasmáticos acumulados durante a oogênese (herança materna) a partir do gene destro, que é

dominante. Na presença do produto desse gene, a

orientação do fuso mitótico é destra, e, na sua ausência, sinistra.

Um mapa conceitual sobre as classificação da

clivagem é exibida no Quadro 4.1 e um resumo dos

tipos de clivagem apresentados por diferentes grupos de animais é mostrado na Tabela 4.1.

4 GASTRULAÇÃO E MOVIMENTOS MORFOGENÉTICOS

4.1 – Estabelecimento do plano corporal e gastrulação

O plano corporal é estabelecido pelo

desenvolvimento da simetria e pela gastrulação. A

maioria das espécies possui ovos com simetria radial e

polaridade no eixo animal-vegetal, enquanto os embriões têm simetria bilateral e polaridade ao longo

dos eixos anteroposterior, dorsoventral e esquerdo-

direito. Conforme o animal, a polarização pode ocorrer na oogênese, na fertilização, na clivagem ou

mais tarde no desenvolvimento. Estímulos externos

como a entrada do espermatozoide e a gravidade podem desencadear a polarização em determinados

embriões.

57

Quadro 4.1 - Mapa conceitual da classificação da clivagem.

Tabela 4.1 - Resumo dos tipos de clivagem nos diferentes grupos de animais.

Grupos Animais Tipo de ovo Clivagem

nematódeos oligolécito total, igual e rotacional

platelmintos, nemertinos, anelídeos, moluscos não cefalópodos

oligolécito total e espiral

maioria dos artrópodos centrolécito parcial e superficial

equinodermos oligolécito total, igual e radial

tunicados oligolécito total, igual e bilateral

anfíbios, peixes pulmonados mesolécito total, desigual e bilateral

moluscos cefalópodos, peixes teleósteos, répteis, aves, mamíferos monotremados

telolécito parcial, discoidal e bilateral

mamíferos placentários alécito total, igual e rotacional

Durante as clivagens, os blastômeros diferenciam-se em tipos celulares distintos. Nesse período, as

células geralmente não mudam sua posição, mas,

depois da blástula formada, tornam-se móveis e migram, estabelecendo os folhetos embrionários. Esse

processo é a gastrulação.

Nas esponjas e nos cnidários, há duas camadas

germinativas, a ectoderme e a endoderme, e são, portanto, diploblásticos. Os demais animais são

triploblásticos, isto é, possuem três camadas

germinativas: a ectoderme, a mesoderme e a endoderme.

A ectoderme (ektos – por fora e derma – pele)

origina a epiderme e seus anexos e o tecido nervoso. A mesoderme (meso – meio) dá surgimento ao epitélio

que reveste os vasos e as cavidades, ao tecido

conjuntivo e ao tecido muscular. A endoderme (endo

– dentro) diferencia-se no epitélio dos sistemas digestório e respiratório.

58

O destino das camadas germinativas é o mesmo

nos diversos grupos de animais, mas pode haver

variação em como são originadas. O modo de migração celular depende da quantidade e da

distribuição de vitelo. Em animais com ovos

oligolécitos, a gastrulação é relativamente simples e é iniciada pelas células oriundas do polo vegetal. Em

organismos com ovos mesolécitos, as células do polo

vegetal são grandes e cheias de vitelo, e mecanismos

alternativos evoluíram para internalizá-las. Nos embriões com ovos telolécitos, a gastrulação acontece

em uma área em forma de disco, oriunda do polo

animal e onde as clivagens ocorreram.

A gastrulação também depende do número de

células do embrião. Por exemplo, em anelídeos, ela

inicia no estágio de 30 células e é relativamente

simples, enquanto, em anfíbios, os embriões possuem quase 20.000 células e sofrem uma série complexa de

rearranjos celulares.

4.2 Movimentos morfogenéticos

São aqueles movimentos celulares responsáveis

pela gastrulação (ou seja, pelo estabelecimento dos folhetos embrionários) e pela forma do embrião.

Na delaminação, as células de uma camada

originam outra ao se dividirem.

Três movimentos fazem com que a camada se expanda. Na epibolia, as células proliferam, achatam-

se e migram unidas para recobrir outras. Na

intercalação (ou intercalação radial), as células de diferentes camadas perdem o contato com suas

vizinhas e intercalam-se, formando uma camada

expandida lateralmente. Na extensão convergente (ou

intercalação médio-lateral), as células de uma camada tornam-se alongadas em uma direção médio-

lateral, que é perpendicular ao eixo anteroposterior, e

intercalam-se, tornando a camada estreita e longa (Figura 4.13).

Outros três movimentos internalizam as células.

Na invaginação, como as células estão aderidas por meio de junções de adesão, toda a camada invagina-se

quando as células mudam sua forma de colunar para

piramidal pela contração dos filamentos de actina na

superfície apical. Na ingressão, as células perdem as glicoproteínas de adesão (E-caderinas), adquirem uma

forma de garrafa, devido à contração da margem

apical pelos filamentos de actina, e migram individualmente. Na involução, a camada de células

em proliferação dobra-se sobre si mesma e continua a

se espalhar na direção oposta (Figura 4.13).

5 DESENVOLVIMENTO DOS EQUINODERMOS

Tendo em vista a facilidade na obtenção dos

gametas e a transparência dos ovos e dos embriões, os

equinodermos são excelentes modelos experimentais para o estudo da fertilização e do desenvolvimento

embrionário inicial. Muito do conhecimento adquirido

sobre esses eventos baseou-se nas investigações com esses animais, especialmente com ouriço-do-mar,

fazendo dele um modelo clássico na Embriologia.

5.1 Tipo de ovo e fertilização

Nos ouriços-do-mar, os gametas são liberados do ovário no estágio de óvulo, enquanto, nos demais

equinodermos, são expelidos como oócito secundário,

cuja meiose é completada com a fertilização. O ovo é oligolécito. A pequena quantidade de vitelo é

suficiente para o rápido desenvolvimento até o estágio

larval. Os envoltórios do ovo são o envelope vitelino e a camada gelatinosa.

A fertilização é externa, e os espermatozoides

tornam-se móveis quando são liberados na água do

mar. Devido à baixa tensão de CO2 e pH 8,0 desse ambiente, eles sofrem uma troca de H

+ interno por

Na+ externo, aumentando o seu pH de 7,2 para 7,6, o

que ativa a dineína e, consequentemente, o batimento do flagelo. Presentes na camada gelatinosa, o peptídeo

resact (sperm respiratory activating peptide) atrai os

espermatozoides e speract (sperm-activating peptide)

aumenta a sua motilidade, através da saída de H+ e a

entrada de Na+, o que eleva o pH.

59

Figura 4.13 - Movimentos morfogenéticos.

O espermatozoide, por meio de um receptor

glicoproteico da membrana, liga-se a uma grande molécula de açúcar sulfatado na camada gelatinosa do

ovo, desencadeando a troca de Ca2+

externo por K+

interno, o que produz um acúmulo de Ca2+

no espermatozoide, responsável pela fusão da membrana

plasmática e da membrana externa do acrossoma: a

reação acrossômica. Há a liberação de uma enzima proteolítica que digere a camada gelatinosa.

Além disso, há a troca de Na+ externo por H

+

interno, o que aumenta o pH intracelular, promovendo

a polimerização da actina situada sob a membrana interna do acrossoma. A formação dos filamentos de

actina e o aumento da pressão hidrostática, com a

entrada de água atraída pelos íons Na+, causam a

projeção da membrana acrossômica interna no

processo acrossômico. Com isso são expostas as

proteínas bindinas da membrana acrossômica interna, as quais se ligam a glicoproteínas do envelope

vitelino, de forma específica da espécie.

Há a fusão das membranas plasmáticas, e, através

dessa ponte citoplasmática (cone de fecundação), entram o núcleo e o flagelo do espermatozoide no

gameta feminino. A polispermia é evitada pela

despolarização da membrana plasmática do ovo e, em seguida, pela reação cortical. A exocitose de enzimas

e glicosaminoglicanos dos grânulos corticais impede a

entrada de outros espermatozoides pela modificação do envelope vitelino em membrana de fertilização e

pelo afastamento desta da membrana plasmática.

A fusão dos pronúcleos masculino e feminino é

mediada pelos microtúbulos do áster formado a partir dos centríolos do espermatozoide.

No ouriço-do-mar Paracentrotus lividus, o

pigmento amarelo-alaranjado do ovo virgem concentra-se em um anel subequatorial após a

fecundação.

A incubação dos ovos fertilizados pode ocorrer internamente em cavidades ou externamente na parede

do corpo, por exemplo, entre os espinhos.

60

5.2 Clivagem

A clivagem é total e radial. O primeiro plano de

clivagem é meridional (paralelo ao eixo animal-

vegetal) e divide o zigoto em duas células. O segundo plano de clivagem também é meridional, mas

perpendicular ao anterior e origina quatro células-

filhas. O terceiro plano de clivagem é equatorial (transversal) e resulta um embrião com oito células,

sendo quatro oriundas do polo animal e quatro do polo

vegetal do ovo (Figuras 4.14A-D).

Nos equinodermos cujas larvas não se alimentam,

como nas estrelas-do-mar, nos pepinos-do-mar e em

algumas espécies de ouriço-do-mar, a quarta clivagem

é meridional, a quinta é equatorial e a sexta, meridional, sendo produzidos blastômeros de igual

tamanho (clivagem igual).

Na maior parte das espécies de ouriço-do-mar (cujas larvas se alimentam), a quarta clivagem é

meridional nas células provenientes do polo animal e

equatorial, mas desigual (latitudinal) naquelas do polo vegetal. As células oriundas do polo animal são os

mesômeros, enquanto as células do polo vegetal,

devido à diferença de tamanho, são os macrômeros e

os micrômeros. As 16 células geradas são distribuídas em três camadas, contendo oito mesômeros, quatro

macrômeros e quatro micrômeros (Figura 4.14E). Os

macrômeros situam-se em nível do anel amarelo-alaranjado inicial em P. lividus.

A quinta clivagem é equatorial nos mesômeros e

meridional nos macrômeros (os micrômeros não se

dividem) (Figura 4.14F). Na sexta clivagem, sucederá o inverso: a divisão será meridional nos mesômeros e

equatorial nos macrômeros. Os micrômeros

finalmente dividem-se, mas de forma desigual (latitudinal), sendo maiores aqueles da camada

superior. O embrião fica constituído de duas camadas

de 16 mesômeros (an1 e an2), duas camadas de oito macrômeros (veg1 e veg2) e duas camadas de quatro

micrômeros, totalizando 56 células (Figura 4.14G).

As divisões celulares continuam. Com a criação

de uma cavidade, a blastocele, o embrião é chamado blástula (Figuras 4.14H e 4.15). As células aderem-se

umas às outras por junções de adesão, um processo

denominado compactação. Na superfície apical, há

formação de cílios, e, na superfície basal, organiza-se

a lâmina basal, cujos constituintes foram sintetizados na oogênese, armazenados em vesículas e agora

exocitados. A blastocele é preenchida com uma matriz

fibrosa, contínua com a lâmina basal.

A membrana de fertilização é digerida por

enzimas, e a blástula nada por meio dos cílios (Figura

4.14H). Esse estágio é atingido 24h após a fecundação

à temperatura de 20ºC.

5.3 Gastrulação

Inicia com o achatamento de células provenientes do polo vegetal. Essa região achatada é denominada

placa vegetal. Nos ouriços-do-mar, os micrômeros da

camada superior (os maiores) migram por ingressão da placa vegetal para a blastocele (Figura 4.14I). Da

forma em garrafa, adquirem uma aspecto estrelado

com prolongamentos usados na migração pela matriz

da blastocele. Eles são agora chamados células mesenquimais primárias.

Os macrômeros da placa vegetal também mudam

sua forma, tornam-se piramidais, mas, como continuam aderidos uns aos outros, há a invaginação

da camada para a blastocele, originando o arquêntero.

A abertura do arquêntero para o exterior é o blastóporo (Figuras 4.14J e 4.15). Algumas células

situadas nas bordas (lábios) do blastóporo sofrem

involução.

Durante a internalização das células do polo vegetal (veg2), as células oriundas do polo animal

(an1 e an2) proliferam e espalham-se para a porção

inferior do embrião, por epibolia. Essas células e aquelas da camada vegetativa superior (veg1)

constituirão o ectoderma, que derivará o epitélio de

revestimento externo (Figuras 4.14I-K).

As células mesenquimais primárias, através da

adesão dos seus filopódios à lâmina basal, migram até

encontrarem uma área de maior adesão (haptotaxia) que se situa ao redor da base do arquêntero. Os

filopódios fundem-se, e as células mesenquimais

primárias organizam-se em cordões multinucleados,

61

onde há a deposição de carbonato de cálcio, formando

espículas calcárias, o esqueleto larval (Figuras 4.14J-

K e 4.15).

As células do arquêntero movimentam-se por

intercalação e alongam o tubo. Aquelas do fundo do

arquêntero, oriundas dos macrômeros, emitem longos filopódios que se aderem à superfície interna da

parede da gástrula. Depois, ao se contrair, contribuem

para o alongamento final do arquêntero. Com a ponta

do arquêntero próxima à parede da gástrula, essas células, denominadas células mesenquimais

secundárias, sofrem ingressão para a blastocele e

diferenciam-se em células musculares e pigmentares e celomócitos, de função desconhecida (Figuras 4.14J-

K e 4.15).

Brotamentos do fundo do arquêntero, com células

provenientes dos macrômeros e dos micrômeros menores, geram os sacos celômicos direito e esquerdo

(Figura 4.14J). Eles se dividem na protocele

(anterior), mesocele (intermediária) e metacele (posterior). A protocele e a mesocele esquerdas

formam o sistema hidrovascular do adulto; a protocele

e a mesocele direitas degeneram, e as metaceles produzem o mesentério e o celoma, ou seja, o

revestimento interno e a cavidade corporal,

respectivamente.

A presença de celoma é uma aquisição importante

no desenvolvimento dos organismos. A estrutura de um

tubo dentro de outro, sendo os dois separados por um

espaço com fluido confere proteção mecânica aos órgãos

internos, isolando-os das pressões do ambiente sobre a

parede corporal.

O arquêntero, constituído por endoderma, deriva o

epitélio do tubo digestório, que consiste em faringe,

estômago e intestino. O blastóporo torna-se o ânus,

enquanto, no lado oposto, na ponta de contato entre o fundo do arquêntero e a parede da gástrula, a boca é

formada (Figuras 4.14K e 4.15).

Pela origem secundária da boca, os equinodermos

são agrupados junto com os cordados como

deuterostomos (do grego deuteros – segundo e stoma –

boca). Os protostomos (do grego protos – primeiro e

stoma – boca) são aqueles animais cujo blastóporo

desenvolve a boca. São exemplos os anelídeos, os

moluscos e os artrópodos.

Três dias após a fertilização, à temperatura de 20ºC, está formada a larva plúteo do ouriço-do-mar,

capaz de se alimentar de fitoplâncton. As células

oriundas do polo animal diferenciaram-se no ectoderma, enquanto as do polo vegetal produziram

descendentes dos três folhetos embrionários. O

ectoderma originou o epitélio de revestimento externo (a epiderme) e os neurônios. O mesoderma derivou o

revestimento do celoma, as células musculares que

circundam a faringe, as células pigmentares que

invadem a epiderme e o esqueleto calcário que sustenta os braços da larva, aumentando a eficiência

na alimentação. O endoderma do arquêntero tornou-se

o epitélio do tubo digestório (Figuras 4.14K e 4.15).

Nas estrelas-do-mar, a larva é denominada

bipinária e, nos pepinos-do-mar, auriculária.

O desenvolvimento do ouriço-do-mar é regulado até

o estágio de quatro blastômeros. Driesch (1892) obteve

larvas plúteos normais a partir de blastômeros isolados

de embriões de duas e de quatro células. O biólogo sueco

Sven Hörstadius (1939) ainda observou larvas normais

desenvolvidas de metades do embrião de oito células,

contendo dois blastômeros oriundos do polo animal e

dois blastômeros do polo vegetal. Contudo não as

encontrou quando separou o embrião de oito células no

plano equatorial, isolando as células provenientes do

polo animal daquelas do polo vegetal. A metade animal

originou uma blástula esférica, bastante ciliada (dauerblástula ou embrião animalizado), e a metade

vegetal, uma larva com braços orais reduzidos e intestino

aumentado (plúteo vegetalizado).

Experimentos de isolamento e recombinação dos

blastômeros mostraram a existência de interações

celulares que induzem ou inibem a diferenciação, sendo

que, diferente dos macrômeros e dos mesômeros, o

destino dos micrômeros é predeterminado e não depende

dos demais blastômeros. Os macrômeros inibem a

diferenciação não ectodérmica dos mesômeros, e

interações entre os mesômeros reforçam essa inibição.

62

Os micrômeros induzem a determinação endodérmica

(intestino) dos macrômeros, enquanto suprimem as

características de células esqueletogênicas. Quando os

micrômeros foram retirados do embrião de 16 células,

descendentes dos macrômeros diferenciaram-se nas

células mesenquimais primárias e sintetizaram as

espículas calcárias. Quando mantidos juntos com os

micrômeros, os mesômeros produziram células

endodérmicas (intestino) e células mesenquimais secundárias, como as células pigmentares.

Na quarta clivagem, um centro organizador é

estabelecido nos micrômeros pelo acúmulo e pela

atividade dos fatores de transcrição maternos β-catenina

e Otx. A β-catenina, além de ter um papel na adesão

celular, realiza regulação gênica. Esses fatores ativam a

transcrição do gene pmar1, que codifica um repressor

transcricional, de modo a ocorrer a ativação dos genes

responsáveis pelo destino esqueletogênico dos

micrômeros. A proteína de sinalização Wnt-8,

inicialmente secretada nos micrômeros após a quarta

clivagem, age nos micrômeros, mantendo a estabilização

da β-catenina. Posteriormente, atuando nas células da

camada Veg2, controla a especificação do endoderma

nas células da camada adjacente Veg1. Outro sinal induz

o destino endomesodérmico nas células da camada Veg2 entre a quarta e a sexta clivagens, e um segundo sinal

(Delta), produzido após a sétima clivagem, age no

receptor Notch nas células Veg2 para especificá-las

como células mesenquimais secundárias. Em estágios

mais tardios, a sinalização Notch-Delta está envolvida na

especificação do endoderma e no estabelecimento do

limite endoderma-ectoderma.

HF GE

KJI

A B DC

Baseado em Houillon, 1972. p. 13.T. G. Loureiro , E. Leite e T. Montanari

Figura 4.14 - Representação do desenvolvimento do ouriço-do-mar. A - zigoto (os corpúsculos polares são liberados pelo

polo animal); B a G - primeira a sexta clivagens; H - corte da blástula. I - corte da gástrula inicial. J - corte da gástrula final.

K - vista lateral da larva plúteo.

63

Figura 4.15 - Fotomicrografia exibindo várias fases do desenvolvimento embrionário de ouriço-do-mar. Os ovos (O) são densamente corados. Embrião de duas células ( ), resultante da primeira clivagem meridional, e embriões com um

número maior de células ( ) são apontados. A blástula é reconhecida pela forma esférica, com uma camada de células e a

blastocele no interior (B). A gástrula é achatada na parte ventral e possui o arquêntero (A). Na larva plúteo, o arquêntero

originou o tubo digestório, e o esqueleto calcário, corado em preto, sustenta os braços.

O eixo oral-aboral define o plano de simetria

bilateral na larva. No ouriço-do-mar Strongylocentrotus

purpuratus, o futuro eixo oral-aboral é estabelecido em

um ângulo de 45º no sentido horário em relação ao primeiro plano de clivagem, tendo como referência o

polo animal. Em outras espécies, esse eixo pode

coincidir com o plano de clivagem ou formar ângulos

retos com ele.

No estágio de clivagem de 60 para 120 células, há a

expressão da nodal, um membro da família TGF-β, na

região de células que se diferenciarão no ectoderma oral.

Isso leva à expressão dos genes goosecoid e Brachyury e

à produção de proteínas morfogenéticas do osso (BMP)-

2/-4 da família TGF-β. A sinalização da nodal é importante para a organização e padronização do eixo.

Se sua atividade for bloqueada, os ectodermas oral e

aboral não se tornam especificados. Em contrapartida, a

superexpressão de nodal converte todo o ectoderma em

oral. O ectoderma oral origina as células do estomodeu

(boca), a epiderme oral e as estruturas neurogênicas da

larva.

O

A

B

64

6 DESENVOLVIMENTO DOS PROTOCORDADOS

O filo Chordata inclui três subfilos: Tunicata ou

Urochordata (ascídias e salpas), Cephalochordata (anfioxos) e Vertebrata (peixes, anfíbios, répteis, aves

e mamíferos). Os cordados caracterizam-se pela

presença de notocorda (pelo menos na fase

embrionária), de musculatura associada a ela e de um tubo nervoso dorsal.

A notocorda é um bastão flexível disposto ao

longo do corpo, que promove a ondulação do animal por antagonizar a contração da musculatura durante o

deslocamento. Nos urocordados, ela está restrita à fase

larval e à cauda, enquanto permanece no adulto e se distende até a cabeça nos cefalocordados.

Os tunicados e os anfioxos são conhecidos como

protocordados, devido à simplicidade do plano

corporal comparado àquele dos vertebrados.

Atualmente são conhecidas 25 espécies de

anfioxos, mas, no Brasil, é possível que ocorra uma

única espécie: Brachiostoma platae Hubbs. Os anfioxos são translúcidos e de aspecto pisciforme.

Não possuem esqueleto, e a notocorda dá sustentação

ao corpo. As ascídias adultas são animais marinhos sésseis, em forma de saco, mas, no estágio larval,

possuem vida livre, com notocorda, tubo neural e

músculo.

6.1 Tipo de ovo e fertilização

Os anfioxos são dioicos. Durante o período

reprodutivo, as gônadas podem ser vistas por transparência no animal como duas fileiras paralelas

ao longo da margem ventral. Os machos apresentam

uma massa uniforme, enquanto as gônadas das fêmeas

estão preenchidas por óvulos esféricos. Quando a maturidade sexual é atingida, os gametas são

expelidos para o mar.

As ascídias são hermafroditas: os folículos do testículo estão em torno do ovário central. A

autofecundação, no entanto, é geralmente evitada. As

ascídias são ovíparas ou vivíparas, com diferentes

graus de proteção na incubação dos embriões.

Tanto nos anfioxos como nas ascídias, o gameta

feminino encontra-se no estágio de oócito secundário,

interrompido na metáfase quando é fecundado. O ovo é oligolécito e radialmente simétrico, mas, quando

ocorre a fecundação, há um rearranjo do conteúdo

citoplasmático e se estabelece a simetria bilateral.

O ovo dos anfioxos, no início da clivagem, apresenta três regiões: polo animal, mais transparente;

polo vegetal, que contém o vitelo e tem afinidade por

corantes aniônicos, e o crescente mesodérmico, uma região em meia-lua, abaixo do equador, que se cora

com corantes catiônicos. A área do futuro mesoderma

contorna o equador, sendo o crescente mesodérmico

(posicionado em um lado do ovo) precursor do tecido muscular e havendo outro crescente no lado oposto

que derivará a notocorda.

Em algumas ascídias, o equivalente do crescente mesodérmico é o crescente amarelo, assim

denominado pela coloração produzida por grânulos de

pigmento, lipídios e mitocôndrias. É também chamado mioplasma pela presença de filamentos de actina e

microtúbulos, responsáveis pela segregação, que, além

de pigmento, inclui RNA para o músculo (Figura

4.16).

O RNAm de macho1 está localizado no mioplasma, e

sua remoção resulta em perda das células musculares na

cauda. Em contrapartida, a injeção desse RNAm em

linhagens celulares não musculares causa diferenciação

muscular ectópica.

A segregação promovida pelo citoesqueleto

forma, no lado oposto do crescente amarelo, um

crescente cinza claro que deriva a notocorda (Figura 4.16). Ele contrasta com a transparência do citoplasma

no polo animal e com os grânulos de vitelo cinza-

ardósia do polo vegetal.

65

Figura 4.16 - Desenho do ovo de ascídia, onde são marcadas as regiões responsáveis pelo ectoderma (EC), pelo endoderma

(EN) e pelo mesoderma, sendo esta composta pelo crescente que deriva a notocorda (N) e pelo crescente amarelo, que se diferencia em músculo (M) e em mesênquima (*), um tecido conjuntivo primitivo.

Como no ovo de ouriço-do-mar, há um acúmulo de β-

catenina na região vegetal do ovo de ascídia, que

especifica o desenvolvimento de endoderma. Ao passo

que, na região animal, há supressão da atividade da β-

catenina, levando a um desenvolvimento de ectoderma.

Durante a segregação ooplásmica, os eixos

dorsoventral e anteroposterior são especificados por

determinantes citoplasmáticos. O eixo dorsoventral é paralelo ao eixo animal-vegetal, sendo que a região do

polo vegetal será o lado dorsal do embrião. O eixo

anteroposterior é perpendicular ao eixo dorsoventral.

A região do crescente amarelo será a parte posterior do embrião.

A migração dos fatores maternos é promovida pelo

rearranjo de microtúbulos direcionados pelo centrossoma

do espermatozoide, assim o ponto de entrada do

espermatozoide determina o lado posterior nas ascídias.

6.2 Clivagem

A clivagem inicia em torno de 1h após a

fertilização. A primeira clivagem é meridional e coincide com o plano de simetria bilateral, dividindo o

ovo em duas células-filhas, cada uma delas com a

metade do crescente mesodérmico (ou crescente

amarelo nas ascídias) (Figuras 4.17A-B). A segunda clivagem é também meridional, mas perpendicular à

primeira (Figura 4.17C). A terceira clivagem é

equatorial, suprajacente ao crescente mesodérmico (ou amarelo), e a quarta clivagem é meridional (Figuras

4.17D-E). A quinta clivagem é equatorial, e as

clivagens seguintes alternam-se nos planos meridional

e equatorial.

Como os sulcos de clivagens dividem totalmente

as células, formando, no início, blastômeros de igual

tamanho, a clivagem é dita total e igual. Ainda é bilateral, porque, devido ao crescente mesodérmico

(ou amarelo), há somente um plano de clivagem que

resulta em metades simétricas do embrião.

À medida que ocorrem as clivagens, blastômeros

de diferentes tamanhos são formados: as células do

polo vegetal tornam-se maiores que as do polo animal,

tendo-se macrômeros e micrômeros, respectivamente.

66

Figura 4.17 - Representação da clivagem do anfioxo: A e B - a primeira clivagem é meridional e coincide com o plano de

simetria bilateral, dividindo o crescente que origina a notocorda e o crescente mesodérmico (crescente amarelo nas

ascídias); C - a segunda clivagem é meridional, perpendicular à primeira; D - a terceira clivagem é equatorial, e E - a quarta

clivagem é meridional (D e E são vistas de cima dos embriões, ou seja, pelo polo animal. O crescente mesodérmico ou

amarelo localiza-se no futuro lado posterior do embrião).

Enquanto, nas ascídias, os blastômeros ficam bastante empacotados, no embrião com oito células

dos anfioxos, inicia a formação da blastocele.

6.3 Gastrulação e neurulação

A blástula do anfioxo é uma esfera com uma

camada celular ciliada, circundando a blastocele. A

região com células oriundas do polo vegetal do ovo achata-se e sofre invaginação, obliterando a

blastocele. O embrião adquire uma forma em cálice,

com parede dupla (Figuras 4.18A-B). A nova cavidade é o arquêntero, e sua abertura é o blastóporo.

Suas bordas são os lábios do blastóporo.

No lábio dorsal, há as células do crescente que

derivará a notocorda, enquanto as células do crescente mesodérmico (ou amarelo) posicionam-se nos lábios

laterais e ventral. As células do lábio dorsal do

blastóporo sofrem involução, e as células dos lábios laterais realizam involução e extensão convergente

para a superfície dorsal, ao lado da notocorda. O

embrião alonga-se no eixo anteroposterior (Figuras

4.18B-D).

O revestimento externo do embrião fica formado

somente por células do polo animal, e o arquêntero,

por células do polo vegetal e, na sua porção superior,

pelas células da notocorda e do crescente mesodérmico ou amarelo (Figuras 4.18D e 4.19A). A

notocorda é uma estrutura em bastão de material

mesodérmico. Além de ser o eixo de sustentação do anfioxo e dos demais organismos do filo Chordata,

participa da formação do sistema nervoso. Ela induz

as células ectodérmicas suprajacentes a se

diferenciarem na placa neural (Figura 4.19B).

As células do polo animal continuam a proliferar e

sofrem epibolia, colocando-se por cima do blastóporo

e da placa neural. Originarão o ectoderma, e este, por sua vez, será o epitélio de revestimento externo, ou

seja, a epiderme (Figuras 4.18D e 4.19B-C). A placa

neural invagina-se e fecha-se no tubo neural, que se transforma no cordão nervoso dorsal (Figuras 4.19B-

C e 4.20).

O mesoderma ao lado da notocorda condensa-se

em blocos, os somitos, os quais originarão os músculos (Figuras 4.19B-C). O restante do

mesoderma interpõe-se entre o ectoderma e o

endoderma, e a sua delaminação produz o celoma, futura cavidade corporal. Nas ascídias, não há celoma

e o mesoderma deriva também mesênquima (tecido

conjuntivo primitivo).

As células oriundas do polo vegetal passam a

revestir todo o arquêntero e constituem o endoderma,

que se diferencia no epitélio do tubo digestório

(Figuras 4.19B-C e 4.20).

A D

K B C E

67

Figura 4.18 - Representação da gastrulação do anfioxo. A - corte da blástula; B a D - cortes medianos da gástrula sofrendo

invaginação, involução, extensão convergente e epibolia.

Figura 4.19 - Representação da neurulação do anfioxo: A a C - cortes transversais da gástrula, onde se visualizam a

diferenciação da notocorda, a indução promovida pela notocorda do ectoderma em placa neural, o fechamento da placa

neural em tubo neural e a epibolia do ectoderma de revestimento. Ocorre ainda a formação do tubo digestório e dos somitos.

Figura 4.20 - Esquema da larva exibindo o cordão nervoso (CD), o neuróporo (ne), a notocorda (N) e o tubo digestório

(TD).

A B C D

K

A B C

68

Enquanto o destino em músculo está pré-determinado

no mesoderma, a especificação em mesênquima e em

notocorda requer sinais indutores de células adjacentes,

como o fator de crescimento de fibroblasto (FGF de

fibroblast growth factor) proveniente do endoderma. No

estágio em que a indução da notocorda está completa (64

células), há a expressão do homólogo de Brachyury nos

precursores da linhagem da notocorda. A expressão

ectópica desse gene transforma endoderma em notocorda.

6.4 Estágio larval

A eclosão da larva de ascídias ocorre 12 a 36h

após a fecundação e é mediada por enzimas proteolíticas secretadas pela larva. Dependendo da

espécie, ela nada por alguns minutos ou por vários

dias até se fixar e sofrer metamorfose.

A larva não se alimenta, e o estágio larval é

importante para a dispersão dos animais. A larva

inicialmente desloca-se com o auxílio dos cílios, mas,

com o desenvolvimento da musculatura, passa a utilizá-la como força de propulsão.

Nas larvas das ascídias, a formação da cauda é

proporcionada pelo alongamento da notocorda por intercalação. A síntese de matriz extracelular confere

flexibilidade à notocorda para o nado. A musculatura

da cauda é estabelecida. Na metamorfose para o adulto, a larva adere ao substrato, e a cauda degenera

por apoptose e é reabsorvida. Os sifões (oral e anal)

abrem-se, e a larva começa a se alimentar. A

metamorfose leva, pelo menos, cinco dias.

7 DESENVOLVIMENTO DOS ANFÍBIOS

Os equinodermos e os cordados inferiores

apresentam ovo oligolécito e blástula de uma camada de células, cuja gastrulação é simples e rápida. Os

anfíbios, os peixes, os répteis e as aves possuem ovos

com uma maior quantidade de vitelo, e a blástula é mais complexa. Por causa da presença do vitelo, a

gastrulação é diferente.

7.1 Tipo de ovo e fertilização

Como em outros vertebrados, a ovulação nos

anfíbios consiste na liberação do ovário de um oócito secundário, cuja metáfase da segunda meiose é

interrompida até a fecundação. O ovo é mesolécito e

apresenta um polo animal, onde se situam o núcleo, as organelas e o pigmento melanina (quando presente), e

um polo vegetal, com vitelo.

A vitelogenina, precursora do vitelo, é produzida

no fígado, estimulado pelo estrógeno secretado pelas células foliculares. Ela é transportada pela corrente

sanguínea para os ovários. Dos capilares da teca

folicular, a vitelogenina difunde-se até a superfície dos oócitos, onde se liga aos receptores no glicocálix e

é endocitada. Quando a vitelogênese termina, as

gonadotrofinas e a progesterona sintetizada pelas células foliculares promovem a maturação meiótica e

a ovulação.

Os envoltórios do ovo são o envelope vitelino,

secretado pelo próprio oócito, e a camada gelatinosa, rica em glicosaminoglicanos, produzida pelo oviduto.

Na maioria dos anfíbios, a fertilização é externa, e

seus ovos são depositados na água ou nas proximidades. As salamandras (exceto as mais

primitivas) e as cobras-cegas apresentam fecundação

interna, onde há a transferência do espermatóforo do

macho para a fêmea.

O espermatozoide atravessa a camada gelatinosa,

o envelope vitelino e a membrana plasmática,

entrando no ovo pelo polo animal. Ocorre o bloqueio à polispermia: a despolarização de membrana e a

reação cortical. A reação cortical separa o envelope

vitelino da membrana plasmática e transforma o envelope vitelino na membrana de fertilização. Com a

separação e o afastamento dessas duas, o ovo gira

livremente dentro dos envoltórios. Como o polo

animal é mais leve, ele fica para cima: é a rotação de equilíbrio.

Devido à entrada do espermatozoide e à reação

cortical, ocorre também uma rotação nos componentes do córtex do ovo em relação ao citoplasma mais

69

profundo (rotação cortical). Naqueles anfíbios, cujo

ovo tem melanina, como, por exemplo, Rana

temporaria, o pigmento, que era restrito ao córtex do

polo animal, sofre uma oscilação de 30 em direção ao

polo vegetal de um lado, recuando 30 do outro lado. A área despigmentada é denominada crescente cinzento (Figura 4.21A). Como determina a simetria

bilateral, essa rotação também é chamada rotação de

simetria.

Comparando-se com o ovo dos protocordados, o

crescente cinzento dos anfíbios corresponde ao crescente

que deriva a notocorda, enquanto o crescente no lado

oposto, onde o pigmento desceu, é análogo ao crescente

mesodérmico (ou amarelo).

Com o deslocamento do córtex do ovo durante a

fecundação, os eixos anteroposterior e dorsoventral

são especificados. O lado onde o espermatozoide entra

será a superfície ventral do embrião. À 180º da entrada do espermatozoide, forma-se o crescente

cinzento, onde inicia a gastrulação e será a futura

região dorsal.

Com a fecundação, há um rearranjo dos microtúbulos

que se tornam orientados na direção oposta ao local de

entrada do espermatozoide, permitindo a migração de

moléculas de RNAm do polo vegetal para próximo do

equador, onde são traduzidos em proteínas indutoras do

mesoderma, como, por exemplo, na proteína Vg1, membro

da família do TGF-β; na proteína de sinalização Xwnt-11 (X de Xenopus), e no fator de transcrição de T-box

chamado Veg-T.

A proteína Xwnt-11 ativa a rota de sinalização que

estabiliza a proteína β-catenina. Essa proteína, além de ter

um papel na adesão celular, realiza regulação gênica. Ela é

degradada por proteases após a sua fosforilação pelo

complexo proteico contendo glicogênio-sintase-quinase-3

(GSK-3), caseíno-quinase-1∞, axina e proteínas da

polipose adenomatose do cólon (APC de adenomatous

polyposis coli). Na futura região dorsal do embrião, a

proteína Xwnt-11 inibe a atividade do complexo GSK-3.

Assim, há o acúmulo de β-catenina no início da clivagem,

ativando genes responsáveis por estruturas dorsais e

anteriores.

O fator de transcrição Veg-T ativa a expressão dos

genes do zigoto para as proteínas nodal relacionadas de

Xenopus (Xnrs) e para a proteína Derrière, indutoras do

mesoderme. Se a presença de Veg-T for drasticamente

diminuída, a expressão desses genes é reduzida e quase

não se desenvolve esse folheto embrionário. Os níveis de

Xnr são mais altos no lado dorsal, onde os sinais de Veg-T e de β-catenina se sobrepõem.

7.2 Clivagem

O processo de clivagem no ovo de R. temporaria

inicia 2h30min após a fecundação à temperatura de 18ºC. As clivagens iniciam no polo animal, para onde

o fuso mitótico é deslocado, devido à presença de

vitelo no polo vegetal.

A primeira clivagem é meridional e coincide com

o plano de simetria bilateral em 50% dos casos,

dividindo o crescente cinzento (Figura 4.21B). A

segunda clivagem é também meridional, mas perpendicular à primeira (Figura 4.21C). A terceira

clivagem é supraequatorial, isto é, latitudinal, porque

o fuso mitótico está deslocado por causa do acúmulo do vitelo. Assim, os blastômeros oriundos do polo

animal são menores do que os do polo vegetal. São

formados os micrômeros e os macrômeros (Figura 4.21D). No estágio de oito células, inicia a formação

da blastocele no polo animal. A quarta clivagem é

meridional (Figura 4.21E).

As clivagens seguintes alternam-se nos planos latitudinal e meridional e tornam-se assincrônicas,

tendo uma velocidade maior nas células oriundas do

polo animal do que nas células oriundas do polo vegetal, por causa da presença de vitelo nestas

últimas. O processo todo de clivagem demora cerca de

24h à 18ºC. A clivagem é total, desigual e bilateral.

70

Figura 4.21 - Representação do início da clivagem de rã: A - zigoto, onde se observa o crescente cinzento de um lado e a

descida do pigmento do outro (colorido em amarelo); B a E - embriões sofrendo da primeira à quarta clivagem.

Quando as células do polo animal foram colocadas

experimentalmente em contato com as células vegetativas,

as células do polo animal formaram mesoderma e,

posteriormente, sangue e músculo, ao invés de ectoderma e

seus derivados, como pele e nervos.

Na blástula, as células oriundas do polo animal são

separadas daquelas do polo vegetal pela blastocele, exceto na região limítrofe, denominada zona marginal, onde as

células vegetativas induzem a diferenciação das células do

polo animal em mesoderma. A região do futuro

mesoderma forma uma cinta que circunda todo o ovo

próximo ao equador: o crescente cinzento origina a

notocorda, enquanto o restante derivará músculos, tecido

conjuntivo, incluindo esqueleto e sangue, rins e coração.

7.3 Gastrulação e neurulação

A estrutura do embrião de anfíbio difere daquele

dos embriões anteriormente descritos: a blástula é

constituída por várias camadas de células, e os grandes blastômeros oriundos do polo vegetal

restringem a blastocele ao hemisfério animal. Por

conseguinte, os anfíbios necessitam um padrão de

gastrulação mais complexo do que o da maioria dos invertebrados e dos cordados inferiores.

Como as células do hemisfério vegetal são

grandes e cheias de vitelo, uma invaginação como aquela que ocorre em equinodermos e em

protocordados não é possível. Ao invés disso, a

gastrulação acontece por involução e extensão

convergente das células da zona marginal e por

epibolia e intercalação das células do hemisfério

animal.

O primeiro sinal externo da gastrulação é o

surgimento de um sulco na zona marginal, no futuro

lado dorsal do embrião, devido à mudança na forma de algumas células. Elas adquirem uma forma de

garrafa pelo seu alongamento e pela constrição da

superfície apical. As células vizinhas involuem como se as células em garrafa fossem um obstáculo que as

desviam da sua rota.

Esse sulco demarca o início da formação do

blastóporo, e as células do crescente cinzento ficam posicionadas acima do sulco. Simultaneamente, há a

epibolia das células do polo animal, recobrindo as

células do polo vegetal e trazendo as células oriundas da região onde a melanina desceu para a futura região

dorsal do embrião. A região de involução estende-se

lateral e ventralmente, de modo que se forma um círculo ao redor das células oriundas do polo vegetal.

As células do crescente cinzento situam-se no lábio

dorsal do blastóporo. Os lábios laterais e ventral

contêm células do polo oposto ao crescente cinzento no ovo, onde o pigmento desceu (Figuras 4.22 e 4.23).

A região de células vegetativas observada pelo

blastóporo é denominada rolha vitelínica (Figuras 4.22 e 4.23). Ela se invagina e desaparece

progressivamente, mas persiste uma fenda alongada, a

fenda blastoporal, que corresponde ao ânus nos

urodelos. Nos anuros, as bordas da fenda colabam, e ocorre uma perfuração secundária quando o vitelo for

absorvido.

A B C D

A E

71

Figura 4.22 - Vista externa dos embriões de rã em gastrulação, mostrando a epibolia das células do polo animal e a

formação do blastóporo.

As primeiras células da zona marginal (ou

crescente cinzento) que sofrem involução migram

individualmente para o teto da blastocele, onde originam as estruturas mesodérmicas mais anteriores

da cabeça. Atrás delas entra uma lâmina de várias

camadas celulares do futuro mesoderma e endoderma. Essa lâmina celular passa pelo estreito blastóporo

como se atravessasse um funil, e as células são

rearranjadas por extensão convergente.

A migração depende da interação das células com a

matriz extracelular rica em fibronectina no teto da

blastocele. A migração é controlada pelo fator de

crescimento derivado de plaquetas (PDF de platelet-

derived growth factor).

Com a involução das células do crescente

cinzento, a blastocele é obliterada, e uma nova cavidade, o arquêntero, é originada. As células do

crescente cinzento formam o teto do arquêntero,

enquanto as células do polo vegetal são o assoalho (Figura 4.23).

Em Xenopus, há uma fina camada externa de

endoderme presuntiva sobre a mesoderme presuntiva na

zona marginal, então essas células da futura endoderme

involuem juntamente com as da futura mesoderme para o

teto do arquêntero.

Figura 4.23 - Cortes medianos de gástrulas de rã, permitindo a visualização do movimento de involução das células do

crescente cinzento localizado no lábio dorsal do blastóporo, a obliteração da blastocele e o estabelecimento do arquêntero.

72

As células do hemisfério animal derivarão o

ectoderma.

Na porção mediana do teto do arquêntero, a partir da involução de células do lábio dorsal do blastóporo,

surge a notocorda, um bastão de tecido mesodérmico

que induz o ectoderma suprajacente a se diferenciar na placa neural. Devido à expressão diferencial de

proteínas de adesão, a placa neural se destaca do

restante do ectoderma. A placa neural fecha-se no tubo neural, e ele é recoberto, por epibolia, pelo

ectoderma vizinho, que originará a epiderme (Figura

4.24).

No Xenopus, a extensão convergente ocorre na mesoderma e na endoderma presuntivas à medida que

involuem, assim como no tecido neural que originará a

medula espinhal.

A extensão convergente deve-se à intercalação

médio-lateral das células, que faz com que a camada se

estreite e se alongue.

A intercalação celular também contribui para a

epibolia, mas, nesse caso, há uma intercalação radial, ou

seja, as células de diferentes camadas intercalam-se em

uma direção perpendicular à superfície, o que leva a um

adelgaçamento da camada e a um aumento da área superficial.

A parte anterior do tubo neural expande-se no

encéfalo, e o restante permanece estreito e origina a medula espinhal. Durante esse fechamento, uma

população de células neurais não é incorporada no

tubo neural e constitui as cristas neurais. A mandíbula

e as cartilagens da face são organizadas a partir da crista neural cranial. A crista neural do tronco

diferencia-se em melanócitos, em neurônios sensoriais

(gânglios sensitivos), na nadadeira dorsal e em outros derivados.

Portanto, o ectoderma, além de originar a

epiderme, é responsável pelo sistema nervoso.

A importância do lábio dorsal do blastóporo na

organização do corpo de anfíbio foi demonstrada por Hilde

Mangold, em 1924, na sua tese de Doutorado, sob

orientação do embriologista Hans Spemann.

Usando duas espécies de embriões de tritão com

pigmentação diferenciada (Triturus cristatus, cujo ovo é

muito claro, e Triturus taeniatus, com ovo mais escuro),

ela pôde acompanhar o destino das células transplantadas.

Quando enxertou uma secção do lábio dorsal da gástrula de T. cristatus para a região ventral ou lateral da

gástrula de T. taeniatus, um embrião secundário foi

formado. Nesse caso, o tubo neural originou-se do

ectoderma ventrolateral, que normalmente deriva a

epiderme. Então o lábio dorsal induziu o ectoderma

hospedeiro a se desenvolver no ectoderma neural.

Por determinar o eixo anteroposterior, o lábio dorsal

do blastóporo foi denominado por Spemann de

organizador embrionário primário.

Com a proliferação das células oriundas do polo

vegetal, o endoderma passa a delimitar todo o

arquêntero (Figura 4.24). O endoderma será o epitélio dos sistemas digestório e respiratório.

As células dos lábios ventral e laterais do

blastóporo sofrem involução e interpõem-se entre o

ectoderma e o endoderma, originando o mesoderma paraxial, intermediário e lateral.

O mesoderma paraxial segmenta-se em somitos,

que derivarão o tecido muscular e o esqueleto axial. No mesoderma intermediário, surge o sistema

urogenital. O mesoderma lateral é delaminado em

somático e esplâncnico, e o espaço entre eles é o

celoma, futura cavidade corporal. No mesoderma lateral somático, diferenciam-se a derme e o esqueleto

dos membros, e, no mesoderma lateral esplâncnico, o

sistema cardiovascular e o tecido conjuntivo dos sistemas respiratório e digestório (Figura 4.24).

À medida que a gastrulação e a neurulação

prosseguem, o embrião alonga-se no eixo anteroposterior, através da extensão convergente do

mesoderma no lado dorsal do embrião.

A gastrulação leva 24h, e a neurulação, cerca de

20h à 18ºC.

73

Figura 4.24 - Cortes transversais de embriões de rã, onde ocorrem a neurulação, o envolvimento do arquêntero pelo

endoderma, a interposição do mesoderma entre o ectoderma e o endoderma e a delaminação do mesoderma, formando o

celoma.

A ectodermina, uma ubiquitina-ligase G3 traduzida a

partir de RNAm localizado no polo animal, determina o

ectoderma.

O fator de transcrição Veg-T, traduzido do RNAm herdado pelas células oriundas do polo vegetal, especifica

o endoderma.

A indução do mesoderma envolve quatro conjuntos de

sinais:

1º) fatores maternos vegetativos que codificam Vg1 e Veg-

T forneceriam um sinal para a indução do mesoderma

ventral (que seria o estado-padrão);

2º) as proteínas Xwnt-11, Dishevelled e β-catenina

converteriam localmente esse mesoderma em dorsal,

incluindo o organizador primário;

3º) fatores expressos no futuro lado ventral promovem a ventralização do mesoderma, como a BMP-4 e Xwnt-8.

BMP-4 é expressa por toda a blástula tardia de Xenopus,

mas, com o avanço da gastrulação, ela deixa de ser

expressa em regiões dorsais. Quando a sua ação é

bloqueada, o embrião é dorsalizado, com células ventrais

diferenciando-se em músculo e em notocorda. Entretanto a

superexpressão ventraliza o embrião. Xwnt-8 é expressa

no futuro mesoderma ventral e lateral;

4º) proteínas secretadas provenientes de genes zigóticos

expressos no organizador primário dorsalizam o

mesoderma, como as proteínas noguina, cordina,

folistatina, Frizbee e cerberus. Agem pela inibição dos fatores ventralizadores.

7.4 Estágio em botão caudal e eclosão

O estágio em botão caudal é exibido 70h após a fertilização. Além do alongamento, há a modelagem

da cabeça, o surgimento das áreas ópticas, das

brânquias, do coração e de uma cauda. Esse estágio demora 24 a 30h à temperatura de 18ºC.

Quatro dias após a fertilização, há a eclosão de

uma larva livre, que se fixa nas plantas aquáticas, com

o muco secretado por seu órgão adesivo. Aos nove dias, a larva torna-se um girino. O órgão adesivo

degenera, e o animal abandona seu suporte. A boca

perfura-se e é constituída por um bico córneo com dentículos queratinizados, capazes de roer plantas e

detritos aquáticos. A reabsorção do vitelo dá lugar a

um longo e espiralado tubo digestório. Os membros

posteriores são formados.

A metamorfose de girino a adulto está sob

controle dos hormônios da tireoide. A nadadeira

dorsal e a cauda degeneram. Os membros anteriores aparecem. A rã jovem migra do meio aquático para o

terrestre. A região bucal e o tubo digestório são

reestruturados, e a alimentação muda para insetos e outros invertebrados. Ao completar dois meses de

idade, a metamorfose está terminada.

8 DESENVOLVIMENTO DAS AVES

74

As aves possuem somente o ovário e o oviduto

esquerdos, já que o lado direito do aparelho reprodutor atrofia durante a organogênese.

8.1 Tipo de ovo e fertilização

As oogônias multiplicam-se durante a vida embrionária e transformam-se em oócitos primários

antes da eclosão. Após o nascimento, os oócitos,

circundados pelas células foliculares, acumulam vitelo. O fígado é responsável pela sua elaboração

final através da vitelogenina. Na galinha, seis a 14

dias antes da ovulação, o volume do oócito aumenta

200 vezes. As aves possuem ovos telolécitos. O armazenamento de uma quantidade maior de vitelo

permitiu a supressão do estágio larval.

O vitelo é reconhecido no ovo como a gema (a cor alaranjada deve-se aos carotenoides). O núcleo e as

demais organelas ocupam uma região no polo animal,

sem vitelo, conhecida como cicatrícula. Ela pode ser observada como uma pequena mancha branca sobre a

gema. O gameta feminino é envolvido pela membrana

vitelina, um envelope primário (Figura 4.25).

A galinha produz um ovo por dia, com poucos dias no ano de descanso. Na ovulação, é liberado o

oócito secundário. A segunda meiose inicia, mas é

interrompida na metáfase até a fecundação.

Por vários dias seguintes à cópula (até três

semanas nas galinhas), um grupo de espermatozoides

é liberado de uma região da cloaca, onde são

armazenados, para fertilizar o oócito. A fertilização geralmente ocorre na porção proximal do oviduto, no

infundíbulo.

Há uma polispermia fisiológica. A membrana vitelina e o vitelo servem de barreira à migração dos

espermatozoides, e somente um dos pronúcleos

masculinos combina-se com o pronúcleo feminino para formar o zigoto. Os demais degeneram antes da

primeira clivagem.

O ovo (fertilizado ou não) é envolvido pelo

albúmen (a clara), secretado na região seguinte do

oviduto: o magno. O albúmen é um reservatório de

água e de proteínas.

No istmo, são depositadas as membranas da casca, de constituição química entre a queratina e a quitina.

A membrana interna está adjacente ao albúmen, e a

externa ficará aderida à casca. Elas se afastam uma da outra na parte mais larga do ovo, onde será a câmara

de ar (Figura 4.25).

A casca é de carbonato de cálcio e é acrescentada

no útero (ou glândula da casca). Ela confere proteção mecânica ao ovo, sem impedir a difusão de oxigênio.

A rotação do ovo nessa região do oviduto provoca a

espiralização de uma parte do albúmen mais rica em fibras de mucina, resultando em um cordão

esbranquiçado, a chalaza (Figura 4.25).

Figura 4.25 - Representação do ovo de galinha: – cicatrícula; G – gema (vitelo); MV – membrana vitelina;

A – albúmen (ou clara); Ch – chalaza; MC – membranas da

casca externa e interna; CA – câmara de ar, e C – casca.

75

Como a clara, as membranas da casca e a casca

são produzidas pelo trato reprodutor, elas são

consideradas envoltórios terciários do ovo.

Do útero, o ovo segue pela vagina, o segmento

terminal do oviduto que se abre na cloaca.

8.2 Clivagem

No caso da galinha, a primeira segmentação

ocorre 5h após a fecundação, ainda no istmo. A

clivagem restringe-se à cicatrícula, a região sem vitelo

no polo animal, por isso é parcial e discoidal. Nessa

região, forma-se o embrião, enquanto o restante será o

saco vitelino, cujo vitelo será consumido ao longo do desenvolvimento. A clivagem é também bilateral.

As primeiras clivagens são meridionais. O

primeiro sulco inicia-se no centro da cicatrícula e estende-se para as bordas; o segundo sulco é

perpendicular ao primeiro, e o terceiro, paralelo ao

primeiro e perpendicular ao segundo. Inicialmente as

células permanecem contínuas com o vitelo (Figura 4.26). O disco de blastômeros é denominado

blastoderme (ou blastodisco).

Figura 4.26 - Representação da clivagem do ovo de aves: ela ocorre na cicatrícula, e os sulcos de citocinese não dividem o

vitelo, por isso é parcial e discoidal. São demonstradas as primeiras clivagens meridionais.

Posteriormente, no estágio de 32-64 células

ocorrem clivagens equatoriais, e as células são individualizadas e separadas da massa de vitelo pela

blastocele primária (ou cavidade subgerminativa). As

células que ficam acima da cavidade subgerminativa formam uma área translúcida, a área pelúcida, onde o

embrião será organizado. As demais células em

contato com a massa de vitelo constituem a área

opaca (Figura 4.27).

No momento da postura dos ovos de galinha, a

área pelúcida tem duas camadas, com uma cavidade

entre elas. A camada superior é o epiblasto, e a inferior, o hipoblasto. A cavidade é a blastocele

secundária. O hipoblasto é gerado da delaminação do

epiblasto e da ingressão de células da margem

posterior da área pelúcida.

Para prosseguir no desenvolvimento, o ovo deve

ser incubado a 37,5ºC.

8.3 Gastrulação e neurulação

A gastrulação começa nas primeiras horas de

incubação com a convergência de células do epiblasto

para a região posterior da área pelúcida em um movimento anti-horário no lado esquerdo da

blastoderme e horário no lado direito da blastoderme

(movimento Polonaise). O espessamento em cunha na margem posterior da área pelúcida estreita-se e

76

alonga-se, por extensão convergente, no sentido

caudocefálico até cerca da metade da área pelúcida,

resultando em um espessamento mediano, a linha primitiva. A concentração de células na extremidade

cranial da linha primitiva é denominada nó primitivo

(ou nó de Hensen) (Figuras 4.27 e 4.28).

A ingressão é o movimento responsável pela

internalização de células para estabelecer os folhetos

embrionários, já que a invaginação não é possível por

causa da massa de vitelo.

Devido à ingressão das células, uma depressão

surge no meio da linha primitiva, o sulco primitivo, e

a depressão no nó primitivo é a fosseta primitiva (Figuras 4.27 e 4.28).

Enquanto as células do hipoblasto migram em

torno do vitelo, formando o endoderma

extraembrionário do saco vitelino, as células provenientes do epiblasto ocupam esse espaço e

originam o endoderma. Entre essa camada e o

epiblasto, as células ingressantes derivam o mesoderma. O epiblasto passa a ser denominado

ectoderma.

A posição da zona marginal posterior na área pelúcida

é determinada pela gravidade. Ao descer pelo oviduto, o

ovo gira lentamente em torno do eixo longitudinal e

geralmente com a extremidade afilada para frente, levando

em torno de 6min em cada revolução e de 20h para

completar o trajeto. O blastoderme fica inclinado na

direção da rotação, embora tenda a permanecer em uma

posição superior. A zona marginal posterior desenvolver-

se-á na sua borda apical.

A zona marginal posterior corresponde à zona

marginal (ou crescente cinzento) do ovo de anfíbios. A linha primitiva equivale ao blastóporo, e o nó primitivo, ao

lábio dorsal.

Várias proteínas de sinalização são expressas na zona

marginal posterior, como, por exemplo, Wnt-8c e Vg1.

Essas proteínas citadas induzem a expressão da nodal na

zona marginal posterior e na linha primitiva.

Nodal, FGF e cordina são importantes para a formação

da linha primitiva. Vg1 é importante para iniciar a

formação da linha primitiva, mas também para inibir a

organização de uma segunda.

À medida que ocorre a gastrulação, o embrião

alonga-se, passando da forma de disco para uma

forma de pêra (Figuras 4.27 e 4.28).

Figura 4.27 - Vista dorsal de embrião de codorna com 16h

de incubação, onde é possível observar a zona marginal

posterior, a linha primitiva (LP), o sulco primitivo (S), o nó

primitivo (N) e a fosseta primitiva ( ). AP – área

pelúcida; AO – área opaca (cortesia de Casimiro García

Fernández).

As células do nó primitivo sofrem ingressão e

organizam um bastão mediano e cranial no

mesoderma: a notocorda. Ela induz o ectoderma suprajacente a se diferenciar na placa neural, a qual se

fecha no tubo neural, responsável pelo sistema

nervoso central (Figuras 4.28 e 4.29). Células da placa

neural que migram antes da neurulação constituem as cristas neurais e geram o sistema nervoso periférico.

É possível comparar a linha primitiva a uma barra

de giz que se gasta ao riscar um traço em um quadro-negro. Assim, enquanto as células ingressam, a linha

L P

77

primitiva regride caudalmente, até desaparecer com

50h de incubação (Figura 4.29).

O mesoderma paraxial, aquele mais próximo ao tubo neural, segmenta-se em blocos, os somitos

(Figura 4.29). Após 20h de incubação, surge um par

de somitos por hora no embrião de galinha. Do mesoderma dos somitos são provenientes o tecido

conjuntivo, incluindo a cartilagem e os ossos, do

tronco, e a musculatura do tronco e dos membros.

O mesoderma ainda se diferencia em mesoderma intermediário, ao lado do paraxial, e em mesoderma

lateral, que se delamina em somático (adjacente ao

ectoderma) e em esplâncnico (junto ao endoderma).

Figura 4.28 - Embrião de codorna com 22h de incubação, onde é possível notar a linha primitiva (L), com o sulco

primitivo no interior e a fosseta primitiva na extremidade

cranial, e a placa neural (P) iniciando o seu dobramento

( ) (cortesia de Nívia Lothhammer).

No mesoderma intermediário, formam-se o

sistema urinário e o sistema reprodutor.

O mesoderma lateral somático deriva o tecido conjuntivo, inclusive a cartilagem e os ossos dos

membros, e o mesoderma lateral esplâncnico origina o

tecido conjuntivo e o tecido muscular do sistema respiratório e do sistema digestório. O sistema

cardiovascular também se desenvolve no mesoderma

lateral esplâncnico. O coração começa a bater com

37h.

O espaço entre o mesoderma lateral somático e o

mesoderma lateral esplâncnico é o celoma, que será as

cavidades corporais.

Figura 4.29 - Embrião de codorna com 25h de incubação,

mostrando o fechamento da placa neural em tubo neural, o

surgimento de somitos e a regressão da linha primitiva

(cortesia de Casimiro García Fernández).

78

Embora a linha primitiva indique o eixo cefalocaudal,

ela também está implicada na determinação do eixo

dorsoventral do embrião, já que estruturas ventrais são

derivadas da região caudal da linha e estruturas dorsais, da

região cranial.

A linha primitiva contribui ainda para a assimetria

esquerda-direita. A atividade da bomba H+/K+-ATPase é

diminuída no lado esquerdo do nó primitivo, levando a

uma diferença de potencial de membrana através do nó e a uma liberação aumentada de Ca2+ no espaço extracelular

do lado esquerdo. Isso leva à expressão dos ligantes de

Notch tipo Delta e Serrate em um padrão que ativa Notch

somente no lado esquerdo do nó. Sonic hedgehog (shh)

também é expressa somente nesse lado. A ativina e seu

receptor são expressos no lado direito e reprimem a

expressão de shh nesse local.

A atividade de Notch, juntamente com shh, leva à

expressão da nodal no lado esquerdo do mesoderma

lateral. A nodal, por sua vez, ativa a expressão do fator de

transcrição Pitx2, um determinante de sinistrismo. A

expressão de lefty, um antagonista de nodal, na metade esquerda da notocorda e na placa do assoalho do tubo

neural forma uma barreira que impede que os sinais de

nodal atravessem a linha média em direção à metade

direita do embrião.

O embrião que se organizou como um disco trilaminar dobra-se nos planos longitudinal e

transversal. Com a flexura cefálica, a área

cardiogênica é refletida para a posição torácica. As

extremidades dos folhetos embrionários encontram-se. O fechamento do endoderma origina o intestino

primitivo, responsável pelo epitélio dos sistemas

digestório e respiratório. O ectoderma, além do sistema nervoso, constituirá a epiderme e seus anexos.

A progressão no desenvolvimento é

anteroposterior, assim cortes anteriores do embrião

podem exibir estruturas em estágio mais avançado do que nos cortes posteriores.

A eclosão do ovo de galinha ocorre depois de 21

dias de incubação. A casca, mais fina pela absorção de parte dos sais minerais, é facilmente quebrada pelo

pinto com a ajuda do diamante, estrutura dura que se

desenvolveu no bico superior.

8.4 Anexos embrionários

O córion (ou serosa) é formado pelas dobras

amnióticas que também estabelecem o saco

amniótico. É composto do ectoderma extraembrionário e do mesoderma extraembrionário

somático mais externo das dobras amnióticas,

enquanto o saco amniótico resulta da fusão daqueles internos (Figura 4.30). Torna-se a membrana

extraembrionária mais externa, subjacente à casca e é

veículo de trocas gasosas entre o embrião e o ambiente.

O saco amniótico apareceu nos répteis 255

milhões de anos atrás. Pela presença desse anexo no

ovo, os répteis, as aves e os mamíferos são agrupados como amniotas. Ele é constituído pelo ectoderma

extraembrionário (da área opaca) e pelo mesoderma

extraembrionário somático, que se projetam sobre o embrião, envolvendo-o como um saco (Figura 4.30).

O líquido amniótico é proveniente da desidratação do

albúmen e evita aderências, impede o dessecamento e protege o embrião contra choques mecânicos.

O saco vitelino está presente nos peixes, nos

répteis, nas aves e nos mamíferos. Nos peixes, é o

único anexo embrionário e é formado pelo endoderma, pelo mesoderma e pelo ectoderma. Nos

demais animais, ele é constituído pelo endoderma

extraembrionário (do hipoblasto) e pelo mesoderma extraembrionário esplâncnico. As células do

endoderma extraembrionário sintetizam enzimas que

degradam o vitelo, facilitando a sua absorção (Figura

4.30). Da aorta partem duas artérias vitelinas (ou onfalomesentéricas) que buscam os nutrientes no saco

vitelino. Retornam ao coração como duas veias

vitelinas (ou onfalomesentéricas). Os vasos vitelinos diferenciaram-se no mesoderma extraembrionário

esplâncnico. Dois dias antes da eclosão, a vesícula

vitelina retrai-se para o interior do embrião e é incorporada no intestino médio. O vitelo restante

servirá para fornecer energia para o filhote nos

primeiros dias de vida livre, quando ainda não se

alimenta. O alantoide surge como uma evaginação do

intestino posterior e é de endoderma e mesoderma

lateral esplâncnico (Figuras 4.30 e 4.31). Ele pode ser

79

observado com 60h de incubação. Expande-se e

interpõe-se entre o saco amniótico e o córion,

fusionando-se com esse último. O mesoderma é vascularizado pelo par de artérias alantoicas, que

partem da aorta, e pelo par de veias alantoicas, que

retornam ao coração. A função primária do alantoide está relacionada com o acúmulo de excretas

provenientes dos rins. Pela sua proximidade com o

córion e com a casca do ovo e pela vascularização do

mesoderma, ele realiza trocas gasosas e absorve sais de cálcio da casca, os quais são usados no esqueleto.

A casca fica mais frágil, facilitando a eclosão.

Figura 4.30 - Desenvolvimento dos anexos embrionários

em embriões de galinha com três dias e com 14 dias de

incubação: C – córion; SA – saco amniótico; SV – saco

vitelino, com vitelo (gema) no interior, e A – alantoide. AL

– albúmen.

Figura 4.31 - Fotomicrografia da parte caudal do embrião

de codorna com 72h, mostrando o alantoide (cortesia de

Nívia Lothhammer).

9 QUESTIONÁRIO

1) Quanto à quantidade de vitelo, classifique os ovos e

dê exemplos da sua ocorrência.

2) Descreva as células acessórias quanto à origem e à função.

3) Classifique os envoltórios do ovo conforme a sua

origem e exemplifique.

4) Conceitue clivagem.

5) Relacione os tipos de ovos segundo a quantidade de

vitelo com a clivagem sofrida.

6) Justifique as denominações clivagem radial, bilateral, rotacional e espiral e exemplifique sua

ocorrência.

7) O que significa gastrulação?

8) Quais são os movimentos morfogenéticos?

9) Compare o desenvolvimento dos equinodermos,

dos protocordados, dos anfíbios e das aves,

mencionando o tipo de ovo, a fertilização, a clivagem,

80

os movimentos morfogenéticos envolvidos na

gastrulação e os derivados dos folhetos embrionários.

10) Quais são os anexos embrionários presentes nas aves? Explique como são originados e para que

servem.

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83

DESENVOLVIMENTO HUMANO Capítulo 5

1 PRIMEIRA SEMANA

1.1 Clivagem

O zigoto, durante o seu transporte pela tuba

uterina em direção ao útero, sofre a clivagem, que

consiste em mitoses sucessivas, sem aumento de

volume (Figuras 5.1 e 5.2A-E). Nos mamíferos,

comparando-se com outros animais, a clivagem é um

processo lento, levando praticamente um dia para cada

divisão mitótica: tem-se um embrião de duas células

no primeiro dia após a fertilização, de quatro células

no segundo dia, de seis a 12 células no terceiro, de 16

células no quarto e de 32 células no quinto dia (Figura

5.1).

Os blastômeros de mamíferos não se dividem

todos ao mesmo tempo, sendo frequente o número

ímpar de células no embrião.

O embrião até o estágio de oito células apresenta

desenvolvimento regulado, isto é, mesmo que alguma

célula seja perdida, o embrião progride normalmente,

porque as demais contêm as informações necessárias

para formar todas as estruturas. Entretanto, a partir

desse estágio, há uma expressão genética diferenciada,

e as células, conforme a sua posição, terão destinos

diferentes. Assim, se alguma célula for perdida, o

desenvolvimento não será normal. Então, após o

estágio de oito células, o desenvolvimento é em

mosaico.

Devido à quantidade limitada de ribossomos e RNA

armazenados durante a oogênese, o embrião precisa de

seus próprios produtos gênicos logo no início da

clivagem. Se a transcrição de RNAm fosse inibida no

zigoto de camundongo, o desenvolvimento seria

interrompido no estágio de duas células, enquanto, em

embriões de anfíbios, um tratamento similar somente o

perturbaria no fim da clivagem.

Não há uma transição brusca entre a dependência

das substâncias armazenadas e o início da transcrição do

genoma embrionário. Por exemplo, isoformas da -

glicuronidase e 2-microglobulina, que são transcritos

do material genético de origem paterna, aparecem muito

cedo no embrião, enquanto os RNAm para actina e

histona acumulados na oogênese ainda estão sendo

usados.

No estágio de oito células, formam-se junções

gap, que permitem a comunicação entre as células,

junções de adesão, que as unem e, entre os

blastômeros externos, junções de oclusão, tornando-os

polarizados. A superfície apical das células fica

voltada para o exterior, e a basal, para o interior. Cria-

se, em consequência, uma polaridade interno-externa,

já que os blastômeros da superfície e aqueles internos

recebem estímulos diferentes e originarão linhagens

celulares distintas.

O embrião de 16 células é parecido com uma

amora e é designado mórula (do latim morus, amora)

(Figuras 5.1 e 5.2C). Com a aderência promovida

pelas junções de adesão, os blastômeros externos não

são mais identificados individualmente quando vistos

da superfície: um processo denominado compactação

(Figura 5.2D).

No embrião com 32 células, os blastômeros

secretam fluido para os espaços dentro do embrião. O

líquido concentra-se em uma cavidade, a blastocele, e

o embrião é chamado de blastocisto (Figuras 5.1 e

5.2E).

A formação da blastocele depende da existência das

junções comunicantes e de oclusão. Se o estabelecimento

das junções gap for inibido, não haverá blastocele. O

acúmulo de líquido deve-se ao transporte passivo de

água que acompanha o transporte de Na+ pelos canais de

Na+ e pelas proteínas transportadoras de Na+/glicose e de

Na+/H+ da superfície apical e pelas Na+/K+-ATPases

84

situadas na superfície basolateral dos blastômeros

externos. As junções de oclusão impedem o retorno do

fluido.

O blastocisto consiste em uma camada superficial,

o trofoblasto (ou trofoectoderma), e em um pequeno

grupo interno de células, o embrioblasto (ou massa

celular interna) (Figura 5.2E). A massa celular interna

é separada da blastocele por processos celulares que

se estendem do trofoblasto. O trofoblasto deriva parte

da placenta (throfe, em grego, significa nutrição), e o

embrioblasto origina o embrião propriamente dito e

alguns anexos embrionários.

O destino diferencial em embrioblasto ou trofoblasto

depende da posição da célula na mórula: os blastômeros

externos diferenciam-se no trofoblasto, enquanto os

blastômeros internos formam a massa celular interna. Se

uma célula interna for retirada e transplantada para a

superfície de outro embrião, tornar-se-á trofoblasto, e

algumas células externas, quando implantadas no interior

do embrião, podem compor a massa celular interna. As

mudanças no fenótipo das células internas e externas são

acompanhadas por diferenças moleculares: o fator de

transcrição Cdx-2 é essencial para a diferenciação em

trofoblasto, e as moléculas oct-4, nanog e Sox-2 são

expressas na massa celular interna.

Como os produtos da transcrição são importantes

para o desenvolvimento, os embriões haploides

geralmente morrem durante a clivagem ou logo após a

implantação. Entretanto o controle do início do

desenvolvimento envolve mais do que a presença de um

conjunto diploide de cromossomos. O material genético

de origem materna possui qualidade diferente daquele

paterno. Essas informações são impressas nas células

germinativas pelo ambiente diverso das gônadas.

Metilação do DNA é um dos principais meios de

imprinting.

O imprinting paterno desliga alguns genes

responsáveis pelo desenvolvimento do embrião

propriamente dito, e o imprinting materno suprime a

expressão de genes implicados na formação de estruturas

extraembrionárias, como a placenta.

Em experimentos com oócitos de camundongos

recém-fertilizados, foi observado que, quando o

pronúcleo masculino era substituído por um feminino,

resultando em um zigoto com dois pronúcleos femininos,

era gerado um embrião normal, com placenta e saco

vitelino rudimentares, enquanto, quando o pronúcleo

feminino era trocado por um masculino, tendo-se um

zigoto com dois pronúcleos masculinos, era produzido

um embrião atrofiado, com placenta e saco vitelino

normais.

Um exemplo de imprinting paterno no ser humano é

a mola hidatiforme que se caracteriza pela proliferação

excessiva de tecidos trofoblásticos e ausência (mola

completa) ou subdesenvolvimento do embrião (mola

parcial). As vilosidades coriônicas não são

vascularizadas e exibem um aspecto intumescido, por

isso a denominação hidatiforme (do grego hydatos, gota

d’água).

A mola hidatiforme completa ocorre devido à

entrada de dois espermatozoides em um oócito que

perdeu o seu núcleo ou à duplicação do pronúcleo

masculino no oócito sem núcleo. Na mola parcial, o

oócito é inseminado por dois espermatozoides ou por um

espermatozoide diploide, mas como o núcleo do oócito

permanece, o embrião é triploide.

Molas completas geralmente terminam em aborto no

início da gestação, enquanto, nas molas parciais, o aborto

ocorre no segundo trimestre. Restos de tecido

trofoblástico da mola parcial, após o aborto ou a

curetagem, podem gerar um tumor benigno, em uma

condição conhecida como doença trofoblástica

persistente. Restos da mola completa formam um tumor

maligno, invasivo: o coriocarcinoma.

Tanto na mola hidatiforme como no coriocarcinoma,

há secreção de altos níveis de hCG (gonadotrofina

coriônica humana).

2 SEGUNDA SEMANA

2.1 Implantação

A primeira etapa da implantação é o hatching

(eclosão), que consiste na saída do blastocisto pela

ruptura da zona pelúcida por proteases ricas em

cisteína, liberadas dos microvilos do trofoblasto

85

(Figuras 5.1 e 5.2F). As etapas seguintes são:

aposição, adesão e invasão.

O blastocisto encosta no epitélio uterino pelo polo

embrionário (aquele com o embrioblasto). A partir

dessa região do trofoblasto, pela fusão de células,

surge uma massa celular multinucleada, o

sinciciotrofoblasto (Figuras 5.1 e 5.3). As células mais

internas que permanecem uninucleadas constituem o

citotrofoblasto. A aposição e a adesão são promovidas

pela interdigitação dos microvilos do trofoblasto e do

epitélio uterino, pela formação de complexos

juncionais entre eles e por interações envolvendo

receptores do trofoblasto, como os receptores para o

fator inibidor da leucemia (LIF), citocina presente na

superfície endometrial, e as integrinas que se ligam

aos componentes da matriz extracelular do

endométrio. As células epiteliais sofrem apoptose. O

dano do tecido uterino estimula a síntese de

prostaglandinas, que aumentam a permeabilidade

vascular e, em consequência, há edema do estroma,

recrutamento de leucócitos e produção de citocinas.

Na invasão, o sinciciotrofoblasto penetra o

endométrio com suas projeções e enzimas que

degradam a matriz extracelular. Em roedores, foi

observado que o trofoblasto produz espécies reativas

de oxigênio, como peróxido de hidrogênio (H2O2) e

radicais livres de oxigênio. Essas substâncias

inviabilizam as células endometriais ao redor, as quais

podem ser fagocitadas pelo sinciciotrofoblasto.

O trofoblasto humano é extremamente invasivo:

atravessa o endométrio, atingindo glândulas e vasos

sanguíneos, e alcança o terço interno do miométrio. O

sangue materno extravasa para dentro de lacunas do

sinciciotrofoblasto. O endométrio está na fase

secretora, e o embrião capta as substâncias produzidas

pelas glândulas, como o glicogênio. A fagocitose de

células endometriais e de eritrócitos também contribui

para a sua nutrição.

O sinciciotrofoblasto e o citotrofoblasto secretam

hCG, que, além de manter a atividade do corpo lúteo,

contribui para o sucesso da implantação e da

diferenciação do trofoblasto. No fim da segunda semana,

os níveis desse hormônio são suficientes para o teste de

gravidez ser positivo.

Figura 5.1 - Representação do transporte do embrião pela tuba uterina e da sua implantação no útero.

E. Leite e T. Montanari

86

Figura 5.2 - Oócito (A), embrião de duas células (B), mórula (C), mórula compactada (D), blastocisto (E) e blastocisto

sofrendo hatching (F), obtidos pela lavagem com salina (flushing) dos cornos uterinos de camundonga e fotografados ao

microscópio de luz. No blastocisto, são indicados o trofoblasto (T) e o embrioblasto (E).

Figura 5.3 - Fotomicrografia do útero de camundonga,

onde são observados, na luz, um embrião em clivagem (três

núcleos são vistos) e o sinciciotrofoblasto (S) de outro

embrião implantando no endométrio.

Durante a invasão, o trofoblasto produz proteinases,

como a gelatinase B (ou metaloproteinase-9 da matriz),

que degradam a matriz extracelular. Ele ainda modifica a

expressão de integrinas para favorecer a adesão.

Inicialmente é sintetizada a integrina ∞6β4, receptor para

a laminina da lâmina basal do epitélio uterino. Depois

expressa integrina ∞5β1, receptor para a fibronectina do

tecido conjuntivo, e posteriormente integrina ∞1β1,

receptor para a laminina e para o colágeno do tipo IV da

lâmina basal dos vasos sanguíneos.

Na pré-eclâmpsia, as células trofoblásticas têm suas

propriedades invasivas alteradas: não produzem

gelatinase B, mantêm a expressão de ∞5β1 e não

expressam a integrina ∞1β1. A invasão é superficial,

resultando em uma pobre perfusão sanguínea da placenta

e, consequentemente, retardo do crescimento intrauterino

e mortalidade perinatal.

A pré-eclâmpsia afeta 7 a 10% das gestações, sendo

mais comum na primeira gravidez. No final do segundo

trimestre ou no terceiro trimestre, a gestante apresenta

pressão sanguínea aumentada, disfunção renal e edema,

sintomas que servem de alerta dessa condição.

C

D E FE

A B

87

Com a implantação, o endométrio sofre a reação

decidual. Os fibroblastos diferenciam-se nas células

deciduais. Tornam-se poliploides, com grande

capacidade de síntese e acumulam glicogênio e

lipídios (a serem consumidos pelo embrião).

Adquirem uma forma poliédrica, estabelecem

comunicação através de junções gap e, pelo

surgimento de junções de adesão, as células deciduais

ficam justapostas, circundando o embrião.

A reação decidual restringe a invasão do trofoblasto

e cria uma barreira inicial à passagem de

macromoléculas, inclusive IgG, e de células, como

micro-organismos, macrófagos e vários tipos de

linfócitos, protegendo o embrião de infecções e contra a

rejeição pelo organismo materno.

O trofoblasto também tem um papel nessa proteção

imunológica, porque suas células praticamente não são

antigênicas. Expressam antígenos do complexo de

histocompatibilidade (major histocompatibility complex -

MHC) da classe I e não os da classe II, que são

geralmente utilizados pelas células de defesa para

distinguir antígenos self de nonself. Não expressam

moléculas MHC da classe Ia comuns em outros tipos

celulares, como HLA (antígenos dos leucócitos

humanos)-A, B e C, mas sim uma molécula da classe Ib,

específica do trofoblasto: HLA-G, que, ao se ligar aos

linfócitos T killer (ou citotóxicos), tem um efeito

inibitório e impede a destruição das células fetais.

Há ainda anticorpos maternos que revestem os

antígenos MHC de origem paterna, evitando a resposta

imune celular. A resposta imunológica é também

suprimida pelas interleucinas secretadas pelo trofoblasto

e pelos leucócitos que infiltram o estroma endometrial e

por vários hormônios, como a progesterona, o estrógeno,

a prolactina e o lactogênio placentário humano.

O epitélio do endométrio está reconstituído no 12º

dia, cobrindo totalmente o embrião. Então o embrião

humano não se desenvolve na luz do útero, mas sim

dentro da sua parede.

Geralmente a implantação acontece na parede

posterior do útero. No entanto, se for muito próximo ao

canal cervical (placenta prévia), exige repouso da

gestante, porque a separação prematura da placenta causa

hemorragia e morte do feto por falta de oxigenação.

Quando a implantação se dá fora do útero, como na

tuba uterina ou na cavidade abdominal, tem-se uma

gravidez ectópica. A gravidez tubária é o tipo mais

comum de gravidez ectópica. Ela pode ser decorrente da

obstrução da tuba por processos inflamatórios, como, por

exemplo, aqueles causados pela gonorreia e pela bactéria

clamídia (Chlamydia sp.), responsáveis pela Doença

Inflamatória Pélvica (DIP), ou ainda por aderências

devido à endometriose ou à cirurgia anterior. Até a

oitava semana de gestação, em virtude do crescimento do

embrião, a tuba rompe-se, o que provoca hemorragia e

pode ser fatal.

O local mais frequente de implantação na gravidez

abdominal é a bolsa retouterina (ou bolsa de Douglas),

uma prega de peritônio entre o reto e o útero. O

desenvolvimento pode chegar a termo. Há casos em que

o feto não retirado se calcifica, formando o litopédio (do

grego lithos – pedra, paidion – criança).

A implantação nos órgãos abdominais e no

mesentério causa sangramento intraperitoneal, sendo alto

o risco de morte materna.

Métodos de controle da natalidade interceptivos

- Pílula de emergência (ou do dia seguinte): altas doses

de estrógeno são tomadas até 72h após a relação sexual.

O desequilíbrio nos níveis hormonais leva à descamação

do endométrio, assim o embrião não tem mais onde se

implantar;

- DIU (dispositivo intrauterino): é um dispositivo de

plástico que é inserido pelo médico no útero, podendo

durar três a cinco anos. Como um agente estranho, irrita

a mucosa do útero, impedindo a implantação. Há

modelos que possuem um fio de cobre. A liberação desse

íon faz com que a cauda dos espermatozoides enrole-se,

prejudicando o seu movimento e evitando a concepção.

O DIU que libera progesterona age suprimindo a

ovulação e espessando o muco cervical.

2.2 Placentação

88

Durante a gravidez, o endométrio é designado

como decídua (deciduus, uma queda), porque é a

camada do útero que irá descamar no parto. Conforme

a sua localização, a decídua pode ser subdividida em:

decídua basal, que está entre o embrião e o

miométrio; decídua capsular, que está entre o embrião

e a luz do útero, e decídua parietal, que é o restante da

decídua (Figura 5.4).

Na segunda semana, as projeções do

sinciciotrofoblasto são invadidas pelo citotrofoblasto,

formando as vilosidades primárias. Depois, na terceira

semana, elas são penetradas pelo mesoderma

extraembrionário, um tecido rico em matriz

extracelular, originado do embrião. Têm-se as

vilosidades secundárias. Ainda na terceira semana,

surgem vasos sanguíneos nesse mesoderma, inclusive

nas vilosidades, que são então as vilosidades

terciárias. Essas vilosidades são denominadas

coriônicas, porque pertencem ao córion, que se refere

ao conjunto sinciciotrofoblasto, citotrofoblasto e

mesoderma extraembrionário.

Os genes contendo homeobox Msx2 e Dlx4

(distalles-4) são expressos na interface trofoblasto-

mesoderma extraembrionário dos vilos em formação.

Gem-1 é expresso nos pontos de ramificação dos vilos.

Enquanto esse fator de transcrição promove a saída do

ciclo celular, as células citotrofoblásticas vizinhas à

região dessa expressão continuam a proliferar, resultando

novos vilos.

Nos vilos mais distais, sob a influência da baixa

tensão de oxigênio, o citotrofoblasto ultrapassa o

sinciciotrofoblasto, contactando as células deciduais e

formando uma camada contínua que circunda o

córion. Os vilos revestidos pelo sinciciotrofoblasto e

que não alcançam as células deciduais são

denominados vilos flutuantes, enquanto os vilos com

citotrofoblasto externamente e que fazem contato com

as células deciduais são os vilos de ancoragem. A

superfície dos vilos e a face interna da camada

citotrofoblástica, que são banhadas pelo sangue

materno, são revestidas pelo sinciciotroblasto.

A partir do segundo mês, as vilosidades coriônicas

em contato com a decídua capsular regridem,

enquanto aquelas associadas à decídua basal

aumentam. A região do córion sem vilosidades é o

córion liso, e aquela com vilosidades, o córion viloso

(ou frondoso) (Figura 5.4).

Células do citotrofoblasto migram dos vilos de

ancoragem, invadem as artérias espiraladas e secretam

matriz extracelular nas suas paredes, dilatando-as de

modo que o sangue extravasa com pressão muito menor

do que a pressão arterial. O desenvolvimento

embrionário inicial é adaptado para essa baixa tensão de

oxigênio (3%). Entretanto as artérias espiraladas na

região do futuro córion liso não são seladas pelo

citotrofoblasto como aquelas do futuro córion viloso.

Isso leva a um aumento local na concentração de

oxigênio, e esse stress oxidativo provoca a degeneração

do sinciciotrofoblasto que cobre os vilos e a regressão da

rede capilar no seu interior.

Com o crescimento do embrião, a decídua

capsular faz saliência na cavidade uterina e funde-se

com a decídua parietal, obliterando a luz do útero. A

decídua capsular degenera e desaparece (Figura 5.4).

A placenta é constituída pela decídua basal e pelo

córion viloso, portanto, tem um componente materno

e outro fetal (Figura 5.4). A sua forma discoide

(Figura 5.5) é determinada pela área circular do córion

viloso. O termo placenta vem do grego plakous, que

significa bolo achatado. A partir do quarto mês, o

córion viloso divide-se em 10 a 38 áreas de grupos de

vilosidades, chamadas cotilédones. Os sulcos entre

eles são produzidos pelo tecido da decídua basal

interposto, os septos placentários (Figura 5.5). No

término da gestação, a placenta mede cerca de 20cm

de diâmetro e 3cm de espessura e pesa 500g.

Cerca de 30min após o nascimento, a placenta é

expulsa. A sua integridade deve ser conferida pelo

profissional de saúde. A retenção no útero de parte dos

cotilédones causa infecção e hemorragia.

89

Figura 5.4 - Corte sagital do útero gravídico de quatro e nove semanas e de cinco meses: DB – decídua basal; DC – decídua

capsular; DP – decídua parietal; SC – saco coriônico; SA – saco amniótico; SV – saco vitelino; CV – córion viloso; CL –

córion liso. Baseado em Moore, K. L. Embriologia básica. 2.ed. Rio de Janeiro: Interamericana, 1984. p.79.

Figura 5.5 - Fotografias de placenta humana a termo. Na vista pela face que estava em contato com a decídua basal, é

possível observar os cotilédones, correspondentes aos grupos de vilosidades coriônicas. Na vista oposta, observa-se o

revestimento pela membrana amniótica (inclusive no cordão umbilical) devido à expansão do saco amniótico. As duas

artérias umbilicais (que transportam sangue do feto para a placenta) e a veia umbilical (que leva sangue da placenta para o

feto) foram coradas artificialmente (cortesia de Nívia Lothhammer).

A barreira placentária é representada pelos

tecidos das vilosidades coriônicas que separam o

sangue materno do fetal. Até o quinto mês, são o

sinciciotrofoblasto, o citotrofoblasto, o mesoderma

extraembrionário e o endotélio dos vasos sanguíneos

fetais. Após esse período, fragmentos do

sinciciotrofoblasto são perdidos, o citotrofoblasto

degenera e o mesoderma extraembrionário diminui. A

barreira placentária resume-se ao sinciciotrofoblasto e

ao endotélio, facilitando as trocas entre a mãe e o filho

90

em crescimento. Geralmente o sangue materno e o

fetal não se misturam: embora o sangue materno

extravase para os espaços intervilosos, o sangue fetal,

conduzido por duas artérias e uma veia pelo cordão

umbilical (Figura 5.5), fica dentro dos vasos no

córion. Para favorecer a passagem de substâncias e

gases, os capilares das vilosidades são do tipo

fenestrado.

A grande superfície placentária (5m2 na 28ª

semana e quase 11m2 a termo), promovida pelas

vilosidades coriônicas e pelas microvilosidades do

sinciciotrofoblasto, facilita o transporte de

substâncias. Gases, água, hormônios esteroides e ureia

são transportados por difusão simples, e a glicose é

transferida por difusão facilitada. A maioria das

vitaminas, os aminoácidos e os lipídios é internalizada

por transporte ativo. Oxigênio e nutrientes são

encaminhados da mãe para o embrião/feto, enquanto

gás carbônico e ureia difundem-se no sentido inverso.

O gás carbônico é trocado por oxigênio nos pulmões

da mãe, e a ureia é excretada nos rins.

Drogas, como álcool e cocaína; gases tóxicos, como

o monóxido de carbono e o dióxido de carbono; vírus,

como o vírus da rubéola e o citomegalovírus; a bactéria

Treponema pallidum da sífilis, e o protozoário

Toxoplasma gondii atravessam a placenta e prejudicam o

desenvolvimento.

O álcool afeta a formação da face e do sistema

nervoso, o crescimento e o ganho de peso. A cocaína

provoca aborto espontâneo, malformações do sistema

nervoso, retardo no crescimento, parto prematuro e

distúrbios comportamentais, como déficit de atenção.

O vírus da rubéola pode causar surdez (pela lesão do

órgão de Corti, estrutura responsável pela audição,

presente no ducto coclear), catarata e glaucoma

congênitos e defeitos cardíacos. A infecção pelo

citomegalovírus no primeiro trimestre provoca

frequentemente aborto espontâneo e, no período fetal

mais avançado, pode resultar em retardo no crescimento

intrauterino, cegueira, distúrbios de audição,

neurológicos e neurocomportamentais. O T. pallidum

causa surdez congênita, defeitos na face e no palato,

hidrocefalia, anormalidades nos dentes e nos ossos e

retardo mental. Quando a mãe não é tratada, ocorrem

natimortos em cerca de um quarto dos casos. A infecção

pelo T. gondii pode afetar o desenvolvimento do cérebro

e dos olhos e levar à morte fetal.

Anticorpos maternos, principalmente IgG, são

transportados para o feto por endocitose, o que protege o

recém-nascido de algumas doenças comuns na infância,

como a varíola, a difteria e o sarampo.

A placenta produz hormônios, como hCG, a

progesterona, o estrógeno e a somatomamotrofina

coriônica (ou lactogênio placentário humano). A

síntese de estrógeno, entretanto, envolve enzimas

presentes também nas adrenais e no fígado do feto.

A hCG, além de sustentar o corpo lúteo gravídico,

estimula a secreção das células de Leydig no feto do

sexo masculino de testosterona, o qual promove a

diferenciação da genitália externa masculina e a

descida dos testículos para o escroto. A progesterona

mantém a decídua, inibindo a contratilidade do

miométrio e desenvolve as glândulas mamárias para a

lactação. O estrógeno aumenta o útero e a genitália

externa da mãe, estimula o crescimento dos ductos

mamários e relaxa os ligamentos pélvicos, o que

facilita o parto. A somatomamotrofina coriônica, que

tem uma estrutura similar ao hormônio de

crescimento, influencia o crescimento, a lactação e o

metabolismo da glicose e dos lipídios da mãe. A mãe

utiliza a gordura para obter energia, e a glicose fica

disponível para o filho.

Na maioria dos mamíferos eutérios (placentários

verdadeiros), a implantação limita-se à adesão do

embrião ao epitélio uterino, com desenvolvimento na

luz uterina, mas há aqueles, como os humanos, em

que o embrião penetra no endométrio e o

desenvolvimento ocorre dentro da parede do útero. No

primeiro caso, na ocasião do parto, as vilosidades

coriônicas desprendem-se das pregas da mucosa

uterina, sem danificá-la e há um parto sem

hemorragia. Essa placenta é dita indecídua. No

segundo caso, há perda de sangue no parto, já que a

mucosa uterina se rompe com a saída do feto e de suas

membranas. Essa placenta é denominada decídua. Os

diferentes tipos de placenta são descritos e

exemplificados no Quadro 5.1.

91

Quadro 5.1 - Tipos de placenta:

Placentas indecíduas:

- Epiteliocorial, difusa: é constituída pelo córion, com vilosidades rudimentares, e pelo alantoide,

bastante vascularizado; o contato entre as vilosidades coriônicas e o

endométrio é superficial, não danificando o epitélio uterino; as

vilosidades estão distribuídas por toda a superfície (por isso, difusa); a

alimentação do embrião é feita pelas secreções das glândulas

endometriais.

égua, porca,

paquidermes e

cetáceos.

- Sinepiteliocorial,

cotiledonária: há a fusão das células epiteliais uterinas e das células trofoblásticas,

resultando em uma delgada camada epitelial de origem materna e fetal;

essas regiões de contato estão distantes umas das outras, e as vilosidades

coriônicas formam grupos chamados de cotilédones.

ruminantes

(vaca, ovelha).

Placentas decíduas:

- Endoteliocorial, zonária: o trofoblasto destrói o epitélio e o conjuntivo uterino e faz contato com o

endotélio dos capilares maternos, que conserva sua integridade; as

vilosidades estão dispostas em uma faixa, circunscrevendo o córion, e o

alantoide, com seus vasos sanguíneos, penetra nas vilosidades.

carnívoros (gata,

cadela).

- Hemocorial, discoidal: o sinciciotrofoblasto erode o epitélio, o conjuntivo e o endotélio dos

vasos do endométrio, e o sangue materno extravasa para as lacunas do

sinciciotrofoblasto; o alantoide é pouco desenvolvido e fica incorporado

ao cordão umbilical, onde se diferencia em vasos que interligam a

circulação fetal com a placentária; as vilosidades coriônicas persistem

em uma região em forma de disco, que será o componente fetal da

placenta.

primatas,

roedores,

insetívoros e

quirópteros.

2.3 Formação do embrião didérmico, do saco amniótico, do saco vitelino e do alantoide

No sétimo dia de desenvolvimento, por

delaminação do embrioblasto, forma-se uma fina

camada celular voltada para a blastocele: é o

hipoblasto. No dia seguinte, entre as células do

embrioblasto, acumula-se fluido e cria-se a cavidade

amniótica. Sob ela, as células do embrioblasto

arranjam-se em uma camada de células colunares: o

epiblasto. Então o embrião, na segunda semana, é

didérmico, ou seja, composto por duas camadas: o

epiblasto e o hipoblasto (Figura 5.6). Entre o epiblasto

e o hipoblasto, uma lâmina basal se forma.

Estudos em embriões de camundongo têm mostrado

que, já no estágio de 64 células, algumas células

expressam o fator nanog, enquanto outras expressam

Gata 6. Elas estão inicialmente misturadas na massa

celular interna, mas as células Gata 6 que não estão na

superfície sofrem apoptose. As células expressando

nanog representam os precursores do epiblasto, e aquelas

expressando Gata 6 tornam-se o hipoblasto.

O teto da cavidade amniótica é originado de

células do epiblasto. O âmnio (membrana amniótica

ou ectoderma extraembrionário) será o revestimento

interno do saco amniótico. As células do hipoblasto

migram e revestem a blastocele, originando a

membrana de Heuser (ou endoderma

extraembrionário), que formará o saco vitelino (Figura

5.6).

Tão logo o saco vitelino se estabelece, matriz

extracelular é depositada entre a membrana de Heuser

e o citotrofoblasto: é o retículo extraembrionário

(Figura 5.6). Ele permite a migração de células

92

provenientes do epiblasto, que se organizam em duas

camadas: o mesoderma extraembrionário somático,

vizinho ao citotrofoblasto e ao âmnio, e o mesoderma

extraembrionário esplâncnico, que está adjacente à

membrana de Heuser. O retículo extraembrionário

entre as duas camadas é substituído por fluido, tendo-

se o celoma extraembrionário (Figura 5.7).

O sinciciotrofoblasto, o citotrofoblasto e o

mesoderma extraembrionário somático compõem o

córion. O saco coriônico (ou gestacional) consiste no

córion e no celoma extraembrionário (Figura 5.7).

A região do mesoderma extraembrionário

somático acima do âmnio que liga o embrião ao

citotrofoblasto é o pedúnculo do embrião e será o

cordão umbilical (Figura 5.7).

O saco vitelino é estreitado por uma nova

migração de células do hipoblasto, resultando no saco

vitelino definitivo (Figura 5.7). O embrião humano

não tem vitelo, e o aparecimento do saco vitelino é

uma recapitulação evolutiva.

O saco amniótico é formado pela membrana

amniótica (ou ectoderma extraembrionário) e pelo

mesoderma extraembrionário somático (Figura 5.7).

O líquido amniótico é derivado inicialmente do

soro do sangue materno. Mais tarde há contribuição

do transudato do cordão umbilical, da pele (ainda não

queratinizada), do trato respiratório e do sistema

digestório. O fluido é deglutido pelo feto e absorvido

pelo trato gastrointestinal, atingindo a corrente

sanguínea. A água ingerida pode deixar a circulação

fetal através da placenta ou ser excretada pelos rins do

feto, retornando ao líquido amniótico. O líquido

amniótico é, portanto, urina hipotônica: 98 a 99% de

água e 1 a 2% de solutos, como proteínas, enzimas,

carboidratos, lipídios, hormônios, vitaminas e

eletrólitos.

Com a expansão pelo acúmulo de líquido, o saco

amniótico ocupará toda a cavidade coriônica, e o

âmnio encosta no mesoderma extraembrionário do

córion, resultando na membrana amniocoriônica

(Figura 5.5).

O líquido amniótico protege o feto do

dessecamento, de choques mecânicos e de infecções,

permite a sua movimentação e evita a aderência da

pele. Ainda ajuda a controlar a temperatura corporal,

mantendo-a relativamente constante.

O líquido amniótico também é absorvido pelos

pulmões e, durante o parto, é eliminado pela boca e

pelo nariz através da pressão exercida sobre o tórax.

O volume do líquido amniótico alcança, no fim da

gravidez, cerca de 1L. Um volume muito pequeno de

líquido amniótico (abaixo de 500mL) constitui o

oligoidrâmnio e pode ser decorrente de insuficiência

placentária, da ruptura da membrana amniocoriônica, da

compressão do cordão umbilical, da obstrução do trato

urinário ou da ausência dos rins do feto. Pela pressão

contra a parede uterina, devido à pouca quantidade de

líquido amniótico, o feto pode apresentar hipoplasia

pulmonar, defeitos na face e nos membros (síndrome de

Potter). O excesso de líquido amniótico (acima de 2L) é

chamado hidrâmnio e está associado à gravidez múltipla,

à anencefalia ou a anomalias obstrutivas do trato

digestório.

O saco vitelino é formado pela membrana de

Heuser (o endoderma extraembrionário originado pelo

hipoblasto) e pelo mesoderma extraembrionário

esplâncnico (Figura 5.7). A presença de vasos

sanguíneos no mesoderma extraembrionário sustenta

troficamente esse anexo embrionário.

Nas aves e nos répteis, o saco vitelino armazena

vitelo, que é usado para a nutrição do embrião em

desenvolvimento. Nos mamíferos, a presença da

placenta dispensou a necessidade do vitelo, e o saco

vitelino não tem mais função de assegurar a nutrição.

No entanto, antes da circulação placentária ser

estabelecida, nutrientes, como ácido fólico e vitaminas

A, B12 e E, são concentrados no saco vitelino e

absorvidos por endocitose. Ainda nele proliferam dois

tipos celulares importantes: as células sanguíneas e as

células germinativas primordiais.

Na quarta semana, com o dobramento do disco

embrionário em um tubo, parte do saco vitelino fica

incorporada como intestino primitivo. O restante fica

junto ao pedúnculo do embrião e é envolvido pela

membrana amniótica na sua expansão, o que resulta

no cordão umbilical (Figuras 5.5 e 5.8).

93

Figura 5.6 - Na segunda semana, o embrião é constituído pelo epiblasto (E) e hipoblasto (H). As células do hipoblasto

migram e revestem a blastocele (B), originando o endoderma extraembrionário do saco vitelino (SV). As células do

epiblasto originam o ectoderma extraembrionário do saco amniótico (SA). Entre o endoderma extraembrionário e o

citotrofoblasto (CT), é depositado o retículo extraembrionário (RE). ST – sinciciotrofoblasto.

Figura 5.7 - Células oriundas do epiblasto migram sobre o retículo extraembrionário e originam o mesoderma

extraembrionário somático (MS), adjacente ao citotrofoblasto e ao saco amniótico, e o mesoderma extraembrionário

esplâncnico (ME), adjacente ao saco vitelino. O retículo extraembrionário, entre as duas camadas, é substituído por fluido,

gerando o celoma extraembrionário (ou cavidade coriônica). Sinciciotrofoblasto, citotrofoblasto e mesoderma

extraembrionário somático constituem o córion. O córion e o celoma extraembrionário compõem o saco coriônico (ou

gestacional). Uma nova migração de células do hipoblasto forma o saco vitelino definitivo.

94

Figura 5.8 - Corte histológico de cordão umbilical,

mostrando o revestimento epitelial proveniente do âmnio e

o tecido mucoso, derivado do mesoderma extraembrionário

somático.

Como a data da concepção pode não ser conhecida

pela gestante, os obstetras utilizam o primeiro dia do

último período menstrual (UPM) para estimar o tempo

de gravidez: é a idade gestacional. A data de nascimento

é cerca de 280 dias (40 semanas) após o início da UPM.

Uma regra para calcular a data provável do parto (DPP) é

a de subtrair três meses a partir do primeiro dia do UPM

e acrescentar um ano e sete dias.

A avaliação pela ultrassonografia do tamanho do

saco gestacional e do embrião ou do feto

(frequentemente o comprimento do topo da cabeça à

nádega) (Figuras 5.9 e 5.10) permite fazer uma previsão

confiável da data provável do parto.

São utilizadas ainda como medidas: o maior

comprimento nos embriões na terceira ou no início da

quarta semana, que são retos; a circunferência da cabeça

e do abdômen nos embriões com mais de seis semanas, e

ainda, após a oitava semana, o comprimento do pé, do

fêmur e do topo da cabeça ao calcanhar.

O sistema Carnegie de estagiamento de embriões,

baseado no comprimento e nas características externas, é

usado internacionalmente para estimar a idade de

embriões recuperados após o aborto espontâneo.

Figura 5.9 - Sonograma de saco gestacional com 30,1mm,

contendo embrião com oito semanas gestacionais, medindo

16,7mm de comprimento cabeça-nádega. * - luz uterina.

Cortesia de Tamara Montanari.

Figura 5.10 - Sonograma de feto com 13 semanas

gestacionais, medindo 7,25cm de comprimento cabeça-

nádega (crown-rump lenght - CRL). Cortesia de Neila

Batista e Landerson Luciano dos Santos.

Por volta do 16º dia, o alantoide (do grego allas,

salsicha) nasce como uma evaginação ventral do

intestino posterior revestida por endoderma e por

mesoderma extraembrionário esplâncnico.

Nos répteis, aves e em alguns mamíferos, é um

importante órgão respiratório e depósito de excreção

urinária. No ser humano, é vestigial. Ficará embutido

no cordão umbilical, e, no seu mesoderma, são

gerados os vasos umbilicais que ligam os vasos fetais

*

95

àqueles da placenta. Mais tarde no desenvolvimento, a

parte proximal do alantoide (úraco) será contínua com

a bexiga em formação. Após o nascimento, ela se

transformará em um denso cordão fibroso, o

ligamento umbilical médio, que ligará a bexiga à

região umbilical.

Os gêmeos monozigóticos (ou idênticos) são

oriundos do mesmo zigoto, sendo formados pela

separação dos blastômeros do embrião de dois a três

dias, pela divisão do embrioblasto na primeira semana ou

pela divisão do disco embrionário na segunda semana.

A primeira situação é a mais rara. Cada embrião

originado pela separação dos blastômeros tem seu saco

amniótico, seu saco coriônico e sua placenta. Se os dois

embriões se implantarem próximos, as placentas podem

estar fusionadas, e alguns vasos podem estabelecer

comunicações. Se houver uma grande anastomose

arteriovenosa, ocorrem distúrbios circulatórios que

beneficiarão um dos gêmeos em detrimento do outro,

levando a diferenças de tamanho e até a morte de um

deles. O gêmeo do qual o sangue é desviado é

geralmente malformado e é denominado monstro

acardíaco.

Cada embrião proveniente da divisão do

embrioblasto tem seu saco amniótico, mas os dois estão

cercados pelo mesmo saco coriônico e, portanto, há uma

única placenta.

No caso daqueles produzidos pela divisão do disco

embrionário, há um saco amniótico comum e, pelo

mesmo motivo que o anterior, um saco coriônico e uma

placenta. Se a divisão do disco embrionário for parcial,

têm-se gêmeos xifópagos (ou siameses) (Figuras 5.11 e

5.12). Eles podem estar unidos somente pela pele e/ou

pelo tecido subcutâneo. Entretanto órgãos e parte do

esqueleto podem ser compartilhados. Inversão da

simetria dos órgãos de um dos gêmeos é comum. Há

uma variedade de gêmeos xifópagos, onde um deles é

bem menor, consistindo geralmente de torso e membros

e está preso à região oral, ao mediastino ou à pelve do

outro irmão: são referidos como gêmeo parasita e gêmeo

hospedeiro.

Os gêmeos dizigóticos (ou fraternos) são de zigotos

diferentes. É a situação de gemelidade mais frequente:

2/3 do total. Há uma tendência para gêmeos dizigóticos,

e não para monozigóticos, em famílias e com o aumento

da idade materna. A sua ocorrência também está

relacionada com a ovulação de vários oócitos provocada

pela administração exógena de gonadotrofinas ou

medicamentos, como o clomifeno no tratamento para

engravidar. Como é evidente pela sua formação, cada

embrião tem seu saco amniótico, seu saco coriônico e,

consequentemente, sua placenta. Se os embriões se

implantarem muito próximos, os sacos coriônicos e as

placentas podem ser fusionados.

Figura 5.11 - Fetos de gêmeos xifópagos, cujo esqueleto

foi corado pela Alizarina vermelha (Fotografia pertencente

ao acervo do Departamento de Ciências Morfológicas,

UFRGS).

96

Figura 5.12 - Gato natimorto com uma cabeça e dois

troncos.

3 TERCEIRA SEMANA

3.1 Gastrulação, formação da linha primitiva e do

embrião tridérmico

O principal evento da terceira semana é a

gastrulação, um processo que envolve movimentos

celulares que estabelecem as três camadas

germinativas no embrião. Apesar do ovo dos

mamíferos placentários não ter vitelo, a gastrulação é

semelhante à de répteis e aves por uma conservação

evolutiva. O embrião desenvolve-se como um disco e

mais tarde dobra-se e fecha-se em um corpo

cilíndrico.

Como detalhado ao descrever a gastrulação em

aves (Capítulo 4 – Desenvolvimento comparado),

inicialmente as células do epiblasto formam um

espessamento em cunha, na região posterior do

embrião. Nessa região, membros das famílias TGF-β e

Wnt foram identificados como agentes indutores. O

espessamento passa para a forma linear por extensão

convergente no sentido caudocefálico (Figura 5.13).

A concentração de células do epiblasto estabelece

uma linha mediana e caudal, a linha primitiva. Na sua

extremidade cranial, há um maior acúmulo de células,

o nó primitivo (ou nó de Hensen) (Figura 5.13).

As células do nó primitivo expressam moléculas

importantes na organização do eixo embrionário, como

Foxa-2, goosecoid, cordina (de chord, medula em

inglês), noguina (de noggin, referência à cabeça em

inglês coloquial), nodal e ácido retinoico.

Com o aparecimento da linha primitiva, são

identificados o eixo anteroposterior (craniocaudal) e o

eixo direito-esquerdo do embrião.

O hipoblasto determina a origem e o direcionamento

da linha primitiva. Em embriões de aves, a rotação do

hipoblasto em 90 em relação à orientação do epiblasto

faz com que a linha primitiva surja 90 da posição

normal.

Estudos com embriões de camundongo mostraram

que a determinação do eixo anteroposterior depende do

endoderma visceral (assim é denominado o hipoblasto

em camundongo). Na futura região anterior, há a

ativação de Dickkopf 1 (Dkk 1), que antagoniza a ação

de Wnt, e há a expressão de lefty-1 e Cerberus-1 (Cer-1),

inibidores da nodal. Por outro lado, na futura parte

posterior, sinais Wnt de fontes extraembrionárias

induzem a expressão de nodal, levando à formação da

linha primitiva.

No nó primitivo, há 200 a 300 células monociliadas,

e o batimento dos cílios resulta em uma corrente de

fluido para esquerda, que tem por consequência a

expressão de duas moléculas sinalizadoras da família

97

TGF-β, nodal e lefty-1, nesse lado do embrião. Uma

sequência de interações moleculares desencadeadas pela

nodal resulta na ativação do gene Pitx2 no lado esquerdo.

O fator de transcrição Pitx-2 promove a formação de

estruturas assimétricas, como, por exemplo, coração,

fígado, pulmões, estômago e baço. Lefty-1 é produzido

por um curto período e posiciona-se ao longo do lado

esquerdo da linha primitiva, evitando a difusão das

moléculas que determinam o sinistrismo para o lado

direito.

A assimetria esquerda-direita é invertida em cerca de

1/10.000 indivíduos. Essa condição é denominada situs

inversus e pode ser decorrente da mutação de genes

envolvidos no estabelecimento da assimetria ou na

motilidade dos cílios. Pessoas com síndrome de

Kartagener podem apresentar situs inversus.

As células do epiblasto apresentam características

de células epiteliais: são justapostas graças às

moléculas de adesão celular E-caderinas, sintetizam

citoqueratina e possuem lâmina basal e polaridade

(superfícies apical e basal definidas). Aquelas células

na linha primitiva se alongam, perdem sua lâmina

basal, deixam de expressar as E-caderinas,

desprendendo-se das suas vizinhas, adquirem uma

morfologia em garrafa, já que a parte apical se estreita

pelo deslizamento dos filamentos de actina, e migram

(ingressão). Depois de deixar a linha primitiva,

tornam-se estreladas devido aos pseudópodos e são

denominadas células mesenquimais. Essa

transformação está correlacionada com a expressão do

fator de transcrição snail. A migração é possibilitada

pelas substâncias da matriz extracelular, como a

fibronectina e o ácido hialurônico.

O movimento de células através da linha primitiva

produz um sulco, o sulco primitivo, e a saída de

células do nó primitivo forma a fosseta primitiva

(Figura 5.13).

As primeiras células a migrarem originam o

mesoderma extraembrionário. Outras células

substituem as células do hipoblasto que revestiram a

blastocele e constituem o endoderma (algumas células

hipoblásticas originais são incorporadas ao

endoderma). As células da linha primitiva que se

espalham lateral e cranialmente entre o epiblasto e o

endoderma estabelecem o mesoderma. O epiblasto é

agora chamado de ectoderma. Assim, na terceira

semana, o embrião é um disco tridérmico, isto é, com

três camadas germinativas: o ectoderma, o mesoderma

e o endoderma (Figuras 5.14 e 5.15). Todas essas

camadas se originaram do epiblasto.

O endoderma adjacente ao epiblasto é necessário

para a diferenciação do mesoderma. Experimentos com

embriões de anfíbios mostraram que, quando o

ectoderma é isolado, ele permanece como tal, possuindo

citoqueratina nas suas células, mas, quando é aposto ao

endoderma, diferencia-se em mesoderma, como indicado

pela expressão de -actina, característica de células

musculares. Membros da família do TGF-β, como TGF-

2, ativina e Vg1, induzem as células do epiblasto a

formar o mesoderma.

Figura 5.13 - Vista dorsal de embrião de codorna com 16h

de incubação, onde são indicados a linha primitiva (LP), o

sulco primitivo (S), o nó primitivo (N) e a fosseta primitiva

( ). AP – área pelúcida; AO – área opaca (cortesia de

Casimiro García Fernández).

L P

98

Quando as células migratórias se fixam, elas

tornam a expressar as moléculas de adesão celular. Há

tipos diferentes dessas moléculas. Elas são

responsáveis pela união das células de um mesmo

tecido e pelo arranjo e pela separação daquelas de

diferentes tecidos. Por exemplo, quando células do

ectoderma e do mesoderma são misturadas em uma

suspensão, elas se reúnem em um agregado com as

células ectodérmicas na periferia e as células

mesodérmicas no centro.

Há duas regiões onde o ectoderma se mantém

aderido ao endoderma: a membrana bucofaríngea e a

membrana cloacal. Como não há mesoderma

interposto, a falta de irrigação sanguínea levará à

degeneração dessas membranas, resultando na boca e

no ânus, respectivamente.

No fim da terceira semana, a linha primitiva

começa a regredir caudalmente até desaparecer.

Restos da linha primitiva podem gerar grandes

tumores, denominados teratomas, na região

sacrococcígea. Eles contêm misturas de tecidos, como

cartilagem, músculo, adiposo, epitélio glandular e até

mesmo cabelo e dente. São encontrados também

teratomas nas gônadas e no mediastino, mas esses são

provenientes das células germinativas.

Os teratomas sacrococcígenos são os tumores mais

comuns em recém-nascidos, ocorrendo um caso a cada

35.000 nascimentos, com incidência maior no sexo

feminino. A maioria dos tumores é benigna e é removida

cirurgicamente.

3.2 Notocorda e neurulação

Células do nó primitivo migram ao nível do

mesoderma, em sentido cranial e formam uma massa

compacta de células mesodérmicas, a placa precordal,

e um bastão oco, o processo notocordal, que logo se

consolida na notocorda (Figuras 5.14 e 5.15).

A presença da notocorda reuniu várias espécies

em um mesmo filo, o Chordata. Ela serve como eixo

de sustentação no embrião e, em alguns cordados

inferiores, também no adulto. Nos vertebrados

superiores, o seu principal papel é o de induzir o

desenvolvimento do sistema nervoso no ectoderma.

Em 1924, Hilde Mangold e Hans Spemann, através

de experimentos envolvendo enxertos entre embriões dos

anfíbios Triturus cristatus (doador não pigmentado) e

Triturus taeniatus (hospedeiro pigmentado), constataram

que a diferenciação do ectoderma neural era promovida

pelo lábio dorsal do blastóporo, cujas células formavam

o mesoderma dorsal, mais precisamente a notocorda.

Desde então é intensa a investigação para descobrir quais

são os mecanismos e as substâncias responsáveis pela

indução do sistema nervoso.

Estudos recentes em embriões de Xenopus laevis

mostraram que células ectodérmicas isoladas

diferenciam-se em células neurais, concluindo-se que a

capacidade do ectoderma se transformar em ectoderma

neural é suprimida por sinais transmitidos pelas células

vizinhas. Os mediadores desse sinal supressor são as

proteínas morfogenéticas ósseas (bone morphogenetic

protein - BMP) da superfamília do TGF-β. A expressão

de uma versão truncada do receptor de BMP nas células

ectodérmicas evitou a sua sinalização e houve o destino

neural.

As proteínas folistatina, noguina e cordina,

secretadas pela notocorda, ligam-se à BMP-4 do

ectoderma dorsal, evitando sua ligação ao receptor e,

consequentemente, inibindo sua atividade. Portanto, a

sinalização BMP promove a diferenciação do ectoderma

em epiderme, e o seu bloqueio leva à formação de tecido

neural.

Isso é condizente com a evidência filogenética de

que o sistema nervoso nos metazoários teve origem em

plexos subepidérmicos. O sistema nervoso como um

cordão dorsal (ou ventral) decorre da supressão da

diferenciação neural no resto do ectoderma.

Investigações mostram que a indução neural é um

evento bastante precoce. De acordo com um modelo

estabelecido em camundongos, no início da formação da

linha primitiva, o precursor do nó primitivo secreta Cer-

1, que inibe a BMP. Na ausência da atividade dessa

proteína, o epiblasto anterior será tecido neural. Nos

estágios subsequentes da gastrulação, a determinação do

destino anterior do tecido neural induzido é promovida

pelos sinais do endoderma visceral anterior e,

posteriormente, da placa precordal e da notocorda. Esses

sinais são Cer-1 e noguina, que inibem a BMP-4, e lefty-

99

1, que inibe a nodal. A determinação posterior do tecido

neural ocorre pela ação da nodal concentrada na

extremidade posterior do embrião.

As células do ectoderma suprajacente à placa

precordal e à notocorda tornam-se mais altas, mantêm

a expressão das moléculas de adesão celular neurais

(N-CAM), não sintetizam mais E-caderinas

(antigamente denominadas L-CAM) e sintetizam N-

caderinas. Essa região é a placa neural. O restante do

ectoderma continua a produzir E-caderinas, mas não

N-CAM.

A placa neural sofre um alongamento e um

estreitamento por extensão convergente e dobra-se por

invaginação. A elevação das bordas laterais (pregas

neurais) ao longo do seu eixo longitudinal e mediano

(sulco neural) decorre da mudança na forma das

células de colunar para a piramidal, com a constrição

do ápice pelo deslizamento dos filamentos de actina.

Como as células estão unidas por junções de adesão, a

placa curva-se (Figuras 5.14 a 5.19). O alongamento

do embrião força as extremidades da placa neural no

sentido longitudinal, o que impulsiona o seu

dobramento.

As pregas neurais encontram-se e fundem-se no

tubo neural, que se separa da lâmina ectodérmica,

graças à expressão diferencial das moléculas de

adesão celular. O ectoderma de revestimento é refeito

sobre o tubo neural, internalizando-o. A neurulação (o

dobramento da placa neural em tubo neural) ocorre do

meio para as extremidades, como se houvesse dois

zíperes fechando em sentidos opostos. Entretanto, na

região cranial, há geralmente dois sítios adicionais de

fechamento. As extremidades, denominadas

neuróporos, são obliteradas por último. O neuróporo

anterior fecha-se no 25º dia, e o posterior, no 27º dia

(Figuras 5.16 e 5.19).

O não fechamento do neuróporo anterior leva à

anencefalia (ou craniosquise). Ocorre em 0,1% das

gestações. O desenvolvimento do cérebro anterior é

interrompido, e a abóboda craniana não se forma (Figura

5.20). A porção do encéfalo que controla a respiração e

os batimentos cardíacos é formada, o que permite a

sobrevivência até o final do período fetal ou alguns dias

após o parto. Como há a formação do tronco encefálico,

o termo meroanencefalia é mais apropriado do que

anencefalia.

A falha no dobramento da placa neural em tubo

neural na região da medula espinhal é a mielosquise (ou

raquisquise). Ela afeta a indução dos arcos vertebrais, de

maneira que são hipoplásicos e não se fundem.

Figura 5.14 - Corte transversal de embrião de galinha com

40h, onde são indicados os folhetos embrionários:

ectoderma (EC), mesoderma (M) e endoderma (EN). Notar

o ectoderma espessado da placa neural, cuja diferenciação

foi induzida pela notocorda (N).

Figura 5.15 - Corte transversal de embrião do quelônio

Phrinops hilari, conhecido como cágado-de-barbelas,

apresentando os três folhetos embrionários: ectoderma

(EC), mesoderma (M) e endoderma (EN); a notocorda (N),

e o dobramento da placa neural em tubo neural. C –

ectoderma extraembrionário do córion (ou serosa),

membrana extraembrionária presente nos répteis e nas aves.

EC

EN

M

N

C

N EN

EC M

100

Figura 5.16 - Representação da neurulação: fechamento da placa neural em tubo neural. As extremidades ainda abertas são

os neuróporos anterior e posterior. Baseado em Carlson, B. M. Human Embryology and Developmental Biology. 5.ed.

Philadelphia: Elsevier Saunders, 2014. p.93.

Figura 5.17 - Embrião de codorna com 22h de incubação.

São observadas a placa neural (P) iniciando o dobramento

( ) e a linha primitiva (L), com o sulco primitivo no

interior e o nó primitivo e a fosseta primitiva na

extremidade cranial (cortesia de Nívia Lothhammer).

Figura 5.18 - Embrião de codorna com 25h de incubação,

mostrando o fechamento da placa neural em tubo neural, o

surgimento de somitos e a regressão da linha primitiva

(cortesia de Casimiro García Fernández).

20 dias 22 dias 23 dias 18 dias E. Leite e T. Montanari

101

Figura 5.19 - Embrião de galinha in toto sofrendo a

neurulação. Os neuróporos são indicados (N).

Figura 5.20 - Natimorto com anencefalia (cortesia de Nívia

Lothhammer).

A alfa-fetoproteína é uma glicoproteína sintetizada

pelo fígado fetal, pelo saco vitelino e pelo intestino. Está

presente em alta concentração no soro, mas em pequena

quantidade no líquido amniótico. Em fetos com defeitos

no fechamento do tubo neural ou da parede abdominal,

grande quantidade dessa substância escapa da circulação

para o líquido amniótico, de modo que a sua dosagem no

líquido amniótico ou no soro materno pode ser utilizada

para o diagnóstico pré-natal.

Estudos epidemiológicos constataram uma alta

correlação entre a deficiência em ácido fólico e a

incidência de anencefalia e outros defeitos no

fechamento do tubo neural.

O ácido fólico é uma vitamina hidrossolúvel do

complexo B, necessário para a síntese de ácidos

nucleicos e proteínas. É encontrado em vegetais,

principalmente aqueles com folhas verdes escuras, frutas

e cereais. Entretanto é recomendada a suplementação

para mulheres em idade reprodutiva, por isso a sua

adição a alimentos, como a farinha de trigo e seus

derivados. Pode ser também administrada em

comprimidos, um mês antes da concepção até o primeiro

trimestre de gestação.

A neurulação descrita é a neurulação primária.

Caudal ao neuróporo posterior, ocorre a neurulação

secundária. Sob o ectoderma do broto da cauda, há a

condensação de células mesenquimais em um bastão

(cordão medular) e depois há a cavitação no seu

interior, resultando um canal central contínuo ao tubo

neural. Em humanos, por causa do pequeno

desenvolvimento do broto da cauda, a neurulação

secundária não é acentuada.

O tubo neural originará o sistema nervoso central:

o encéfalo e a medula espinhal.

Das pregas neurais, no momento em que elas se

fundem, saem células que formam as cristas neurais.

Essas células migram para vários pontos do corpo,

originando estruturas diferentes, como os gânglios e

os nervos raquidianos do sistema nervoso periférico;

as meninges do sistema nervoso central; os músculos

e os ossos da cabeça; a medula da adrenal, e os

melanócitos.

Os níveis intermediários de BMP-4 e BMP-7 na

borda da placa neural ativam genes que codificam vários

fatores de transcrição, incluindo Msx-1, Msx-2, Dlx-5,

Pax-3, Pax-7 e Gbx-2, que transformam as células ali

localizadas na futura crista neural.

Assim como na transformação de células da linha

primitiva em células mesenquimais, o fator de

transcrição snail está envolvido na diferenciação das

células da crista neural. Nas células precursoras, são

N

N

N

102

expressos snail-1 e snail-2, que mudam a expressão de

caderinas do tipo I (por exemplo, N-caderina e E-

caderina), que são fortemente adesivas, para caderinas do

tipo II, que são menos adesivas. As células da crista

neural destacam-se da placa neural na região cranial e do

tubo neural no tronco. Na cabeça, as células da crista

neural penetram a lâmina basal subjacente à placa neural

através de enzimas que degradam os seus componentes.

No tronco, a lâmina basal da parte dorsal do tubo neural

não é formada antes da emigração das células da crista

neural.

A placa precordal é uma fonte de sinais importantes

para a sobrevivência das células da crista neural que

migram na região cranial.

A migração das células da crista neural geralmente

acontece ao longo da lâmina basal do ectoderma ou do

tubo neural, proporcionada pelas glicoproteínas de

adesão integrinas e pelos componentes da matriz

extracelular fibronectina, laminina e colágeno do tipo IV.

Sulfato de condroitina não é um bom substrato e inibe a

sua migração. Durante a migração, N-CAM, E-caderina

e N-caderina não são mais expressas, mas, após

completar a migração e a diferenciação (por exemplo,

em gânglios espinais), voltam a ser expressas.

As células migram em grupos, fazendo contato umas

com as outras através de filopódios. Entre as moléculas-

guia mais importantes, estão os pares ligante/receptor

Robo/Slit, Neuropilin/Semaphorin e Efrina/Eph. Durante

a migração, as células da crista neural estendem

protrusões que testam o ambiente e que atuam como

mecanismo propulsivo. Se uma influência inibitória é

encontrada, as protrusões colapsam através de sinais

derivados da via de polaridade celular planar.

Há uma correlação entre a época de migração e o

potencial de desenvolvimento. As primeiras células a

migrar têm o potencial para se diferenciar em vários

tipos celulares, enquanto aquelas que migram mais tarde

resultam em derivados dorsais, como gânglios espinais, e

células que deixam o tubo neural por último formam

somente melanócitos.

A notocorda também é um agente indutor da

coluna vertebral a partir do mesoderma vizinho. Ela

desaparece durante o período fetal, mas persiste entre

as vértebras como núcleo pulposo dos discos

intervertebrais. Mais tarde, na infância, esse núcleo

pulposo é substituído.

3.3 Diferenciação do mesoderma

O mesoderma diferencia-se em: paraxial (ao lado

do eixo do embrião, ou seja, do tubo neural e da

notocorda), intermediário e lateral (Figura 5.21).

O mesoderma paraxial parece uma faixa

homogênea de células, mas o exame de

eletromicrografias de varredura com técnicas

estereoscópicas 3-D revelou uma série de pares

regulares de segmentos, os somitômeros. Quando 20

somitômeros estão estabelecidos, o aumento da

adesão entre as células do oitavo par em diante gera

blocos denominados somitos (Figuras 5.18, 5.19 e

5.22). Em embriões humanos, os somitos são

formados do 20º ao 30º dia de gestação, cerca de três

por dia.

Ao contrário dos somitômeros, que só foram

identificados em 1979, os somitos são conhecidos desde

o século XVI.

Por possuírem propriedades celulares e

moleculares diferentes do restante do mesoderma

paraxial, os sete primeiros pares de somitômeros não

se segmentam e derivarão os músculos da face e da

mastigação.

Os somitos regionalizam-se em: esclerótomo

(ventral) e dermomiótomo (dorsal) (Figura 5.23).

As células do esclerótomo diferenciam-se pela

indução da notocorda e da parede ventral do tubo

neural. Elas perdem as moléculas de adesão celular N-

caderinas e a lâmina basal. Secretam proteoglicanas

com sulfato de condroitina e outros componentes da

matriz cartilaginosa. Migram e envolvem a notocorda

e o tubo neural para constituir as vértebras, as

costelas, o esterno e a base do crânio, o osso occipital.

O dermomiótomo separa-se em duas camadas: a

dorsal é o dermátomo, responsável pela derme do

dorso do corpo, e a ventral é o miótomo, cujas células

originam a musculatura do dorso do tronco e dos

membros.

103

Acompanhando o crescimento do embrião, o

mesoderma paraxial alonga-se caudalmente, sendo que a

proliferação das células mesenquimais é estimulada pelo

FGF-8. A segmentação ocorre no sentido anteroposterior

e está relacionada com a regressão da linha primitiva.

Novos pares de somitômeros surgem próximo ao nó

primitivo à medida que ele regride. Uma vez completada

a regressão do nó primitivo, nenhum outro somitômero

se forma. Em dada posição, as células mesenquimais são

expostas a uma concentração equilibrada de FGF-8 e de

ácido retinoico que faz com que elas formem os somitos.

O futuro somito expressa o fator de transcrição Mesp-2.

Permanece uma distância constante entre o último par de

somitos gerados e o último par de somitômeros: por um

período, o número de somitômeros caudais ao último

somito é de 10 ou 11.

A via Notch estimula a expressão de lunatic fringe,

que se torna concentrado na futura borda anterior do

somito, e c-hairy, na futura borda posterior. As células

na borda posterior do somito expressam efrina B, mas as

células na borda anterior expressam o receptor para

efrina EphA. Então as células dos dois somitos

adjacentes não se misturam, e uma fissura abre-se entre

os dois somitos. A ação de Wnt-6 do ectoderma

suprajacente estimula a expressão do fator de transcrição

paraxis no somito recém-criado. A sua atividade e a

supressão de snail resultam na transformação das células

mesenquimais em um fenótipo epitelioide.

Shh e noguina, provenientes da notocorda e da

parede ventral do tubo neural, estimulam a expressão de

Pax-1 e Pax-9 na metade ventral do somito

(esclerótomo). Isso provoca intensa atividade mitótica, a

perda de N-caderina, a desintegração da lâmina basal e o

retorno das células à morfologia mesenquimal. Essas

células migram, envolvendo a notocorda e secretam

sulfato de condroitina e outros componentes da matriz

cartilaginosa.

Sob a influência de produtos secretados dos genes

Wnt presentes na parede dorsal do tubo neural e no

ectoderma superficial, a metade dorsal do somito

transforma-se no dermomiótomo e expressa Pax-3, Pax-7

e paraxis. Células mesenquimais surgem da região

ventral do dermomiótomo, formando uma camada

separada, o miótomo, enquanto a camada dorsal é o

dermátomo.

Além da sinalização Wnt, shh proveniente da

notocorda torna as células do miótomo comprometidas

com a linhagem miogênica. A inibição da BMP-4 pela

noguina faz com que as células da região dorsomedial do

miótomo expressem moléculas reguladoras da

miogênese, como MyoD, Myf-5, Mef-2 e desmina. Essas

células derivarão a musculatura do dorso.

Antes mesmo do miótomo se destacar, sob a

influência de BMP-4 produzido pelo mesoderma lateral

somático, a expressão de fatores miogênicos na região

ventrolateral do dermomiótomo é suprimida, e essas

células continuam a expressar Pax-3. Elas também

produzem o receptor c-met. O fator de crescimento

scatter factor, secretado nos brotos dos membros, liga-se

ao receptor c-met. Isso estimula a migração de 30 a 100

dessas células por somito para os brotos dos membros.

Enquanto migram, as células expressam N-caderina e

continuam a expressar Pax-3.

Sinais FGF do miótomo em desenvolvimento

induzem células localizadas na borda lateral do

esclerótomo a produzir o fator de transcrição scleraxis.

Essas células formam uma estreita camada denominada

syndetome e são os precursores dos tendões que

conectam os músculos do dorso ao esqueleto.

Quase todos os componentes dos somitos são

capazes de dar surgimento a vasos sanguíneos que

nutrem as estruturas provenientes do mesoderma

paraxial.

As características dos derivados do mesoderma

paraxial são especificadas pelo padrão de expressão do

gene Hox (os produtos proteicos dos genes homeobox

ligam-se ao DNA e formam fatores de transcrição que

regulam a expressão gênica), primeiro no epiblasto e

depois no próprio mesoderma.

No mesoderma intermediário, são encontrados os

túbulos nefrogênicos, precursores do sistema urinário

e do sistema reprodutor (Figura 5.23).

O mesoderma intermediário parece surgir induzido

pela BMP do ectoderma e pela ativina e outros sinais do

mesoderma paraxial. A resposta a esses sinais é a

expressão de Pax-2.

A extensão cranial e caudal do mesoderma

intermediário é definida pela expressão de membros do

Hox-4 cranialmente e Hox-11 caudalmente.

104

O mesoderma lateral delamina-se em somático

(ou parietal) e esplâncnico (ou visceral) (Figuras 5.21

e 5.23).

O mesoderma lateral somático é adjacente ao

ectoderma e é contínuo com o mesoderma

extraembrionário somático (Figuras 5.21). Originará o

tecido conjuntivo (inclusive os tipos especiais, como

cartilagem, osso e sangue) dos membros e das paredes

laterais e ventral do corpo.

O mesoderma lateral esplâncnico é vizinho ao

endoderma e continua-se com o mesoderma

extraembrionário esplâncnico (Figuras 5.21). Derivará

o conjuntivo e os músculos do sistema cardiovascular,

do sistema respiratório e do sistema digestório.

O mesoderma lateral é induzido pela BMP-4 do

ectoderma suprajacente, depois ele próprio passa a

produzir BMP-4. O mesoderma lateral esplâncnico é

especificado pelo fator de transcrição Foxf-1.

Semelhante ao que ocorre no mesoderma

extraembrionário, vasos sanguíneos formam-se no

mesoderma do embrião a partir de agrupamentos

angiogênicos, cujas células centrais se tornam as

células sanguíneas primitivas, e as células periféricas,

o endotélio. Os agrupamentos confluem e são

canalizados por fendas intercelulares.

O espaço entre o mesoderma lateral somático e o

esplâncnico é o celoma, que, neste momento, é

contínuo com o celoma extraembrionário (Figura

5.21). Com o posterior fechamento do embrião em

disco para uma forma tubular, o celoma

intraembrionário dará as futuras cavidades corporais:

a cavidade pericárdica, a cavidade pleural e a cavidade

peritoneal.

4 QUARTA A OITAVA SEMANAS

4.1 Dobramento do embrião

Figura 5.21 - Corte transversal de embrião de galinha no

estágio tridérmico, onde há a diferenciação do mesoderma

em paraxial (P), intermediário (I) e lateral (L). Note a

delaminação do mesoderma lateral em somático (S) e

esplâncnico (E).

Figura 5.22 - Corte longitudinal de parte do embrião de

galinha, onde é possível identificar os somitos ao lado do

tubo neural.

Na quarta semana, o embrião dobra-se nos planos

longitudinal e transversal, tornando-se curvado e

tubular, com o ectoderma revestindo a superfície

externa, e o endoderma, a interna. O dobramento no

plano longitudinal do corpo faz com que a porção

mais cranial do tubo neural projete-se para frente e

para baixo, ultrapassando a membrana bucofaríngea e

a área cardiogênica. Assim, o encéfalo será a estrutura

mais cranial do embrião, e as áreas que originarão a

boca e o coração são trazidas ventralmente, passando

a ocupar a posição que possuem no adulto.

P I LS

LE

105

Figura 5.23 - Embrião de galinha, onde os somitos

diferenciaram-se em dermomiótomo (DM) e esclerótomo

(E). Túbulos nefrogênicos são reconhecidos no mesoderma

intermediário (MI). O mesoderma lateral somático (MS)

origina o tecido conjuntivo dos membros. Vasos sanguíneos

são observados no mesoderma lateral esplâncnico (ME).

Acima do ectoderma (EC), visualiza-se o saco amniótico,

constituído por duas camadas: o âmnio (ou ectoderma

extraembrionário) e o mesoderma extraembrionário

somático. Subjacente ao tubo neural, há a notocorda (N).

São ainda indicados o endoderma (EN) e a aorta dorsal

(AD).

Com o dobramento, parte do saco vitelino fica

incluída na porção anterior do embrião e origina o

intestino anterior, e parte do saco vitelino fica retida

na porção caudal, constituindo o intestino posterior.

Entretanto o intestino médio fica ainda aberto,

fazendo contato com o resto do saco vitelino.

O dobramento do embrião é acompanhado pela

expansão do saco amniótico, que passa a envolver

todo o embrião, como um balão. A expansão do saco

amniótico contribui para que as extremidades dos

folhetos embrionários fusionem-se na linha média, o

que encerra mais uma parte do saco vitelino,

formando o intestino médio. O restante do saco

vitelino atrofia e é incorporado ao pedúnculo do

embrião, o qual será o cordão umbilical.

4.2 Organogênese

Entre a quarta e a oitava semanas, a maioria dos

órgãos se estabelece.

Cabeça e pescoço:

Na quarta semana, a faringe primitiva é delimitada

pelo aparelho branquial (ou faríngeo), o conjunto dos

arcos branquiais, sulcos (ou fendas) branquiais (entre

os arcos externamente) e bolsas faríngeas (entre os

arcos, internamente) (Figuras 5.24 a 5.26).

Nos peixes e nas larvas de anfíbios, há seis pares

de arcos branquiais, que dão origem às guelras ou

brânquias (do grego branchia, que significa guelra),

envolvidas nas trocas gasosas entre o sangue e a água.

No embrião de aves e de mamíferos, há cinco

pares de arcos branquiais (o quinto par dos

vertebrados primitivos não se forma). No humano, o

sexto par é maldefinido morfologicamente. Os sulcos

e as bolsas sucedem-se aos arcos, mas não ocorrem

após o sexto par de arcos branquiais (Figuras 5.24 e

5.25). Ao invés de um sistema de guelras, o aparelho

branquial origina as estruturas da cabeça e do

pescoço.

106

Os arcos branquiais são revestidos externamente

pelo ectoderma e internamente pelo endoderma e

possuem um centro de mesênquima, que é derivado

do mesoderma paraxial e das cristas neurais. Cada

arco contém um eixo cartilaginoso, um componente

muscular, um nervo associado e uma artéria,

denominada arco aórtico (Figuras 5.24 e 5.26).

Figura 5.24 - Esquema do aparelho branquial. Em mamíferos, há cinco pares de arcos branquiais, sendo o quinto ausente e

o sexto rudimentar. Eles são revestidos externamente pelo ectoderma e internamente pelo endoderma e são preenchidos pelo

mesênquima, onde há um componente cartilaginoso e outro muscular, uma artéria e um nervo. Entre os arcos, há

externamente os sulcos branquiais ( ) e internamente as bolsas faríngeas ( ).

A padronização do aparelho branquial é

determinada pelo endoderma faríngeo, pelo ectoderma

cranial e pelas cristas neurais que constituem o

mesênquima dos arcos branquiais.

Os sinais do endoderma faríngeo padronizam os

arcos branquiais antes mesmo das cristas neurais

entrarem. A expressão de Tbx-1 no endoderma faríngeo

inicial influencia a sinalização de FGF-8. Na ausência

deste, as bolsas faríngeas não se estabelecem

normalmente, levando a malformações. O FGF-8

determina o ectoderma dos arcos, os quais, por sua vez,

emitem sinais que influenciam a diferenciação das

células da crista neural em seus derivados.

A padronização do endoderma faríngeo é baseada na

exposição ao ácido retinoico: a formação do primeiro par

de bolsas faríngeas não requer ácido retinoico, mas a

formação do segundo par precisa de alguma exposição e

a do terceiro e do quarto par, de muita exposição. Sob a

influência de diferentes concentrações de ácido retinoico,

combinações dos genes Hox determinam a identidade

craniocaudal dos arcos branquiais.

As células da crista neural que ocupam o

mesênquima do primeiro par de arcos branquiais são

provenientes de uma região do tubo neural anterior à

expressão dos genes Hox e também não os expressam. A

ausência de Hox associada à presença de Otx-2 é a base

molecular para o desenvolvimento desse par de arcos

branquiais. Hoxb-2, Hoxb-3 e Hoxb-4 são expressos em

uma sequência regular no tubo neural e no mesênquima

derivado das cristas neurais do segundo, terceiro e quarto

pares de arcos branquiais. Somente depois dos arcos

branquiais serem preenchidos com a crista neural, o

ectoderma dos arcos expressa um padrão similar dos

produtos dos genes Hoxb.

107

O primeiro par de arcos branquiais (também

denominado arcos mandibulares), graças à migração

das células da crista neural, forma os processos

mandibulares e, da sua porção dorsal, crescendo em

sentido cranial, os processos maxilares (Figura 5.25).

Figura 5.25 - Embrião de codorna (72h de incubação):

notar os arcos branquiais (numerados) e os sulcos

branquiais entre eles. O primeiro par de arcos branquiais

forma os processos mandibulares e, da sua porção dorsal,

em sentido cranial, os processos maxilares ( ) (cortesia

de Nívia Lothhammer).

A cartilagem do processo mandibular (cartilagem

de Meckel) é o molde da mandíbula até ocorrer a sua

ossificação do mesênquima ao redor (ossificação

intramembranosa). O posterior crescimento da

mandíbula, que ocorre até os 10 anos, é em virtude da

ossificação endocondral a partir de um centro de

cartilagem estabelecido no mesênquima do côndilo

mandibular, no quinto mês. Nas extremidades dorsais

da cartilagem de Meckel (portanto, por ossificação

endocondral), forma-se o ossículo da orelha média

martelo. A porção intermediária da cartilagem de

Meckel regride, e seu pericôndrio resulta nos

ligamentos anterior do martelo e esfenomandibular.

Figura 5.26 - Corte de embrião de galinha, onde é visível o

aparelho branquial (A – arco branquial) nas paredes laterais

da faringe (F). O arco aórtico é apontado.

108

A maxila, os ossos zigomáticos da face e a parte

escamosa dos ossos temporais desenvolvem-se do

mesênquima dos processos maxilares. O esfenoide

(um pequeno osso localizado na parede orbital) e a

bigorna ossificam-se das extremidades dorsais da sua

cartilagem.

A padronização dorsoventral de cada arco branquial

envolve os genes Dlx e a endotelina (End-1). Dlx-1 e

Dlx-2 são expressos dorsalmente; Dlx-5 e Dlx-6 em

posição intermediária, e Dlx-3 e Dlx-7 (Dlx-4), mais

ventralmente. A End-1 é secretada pelo ectoderma dos

arcos e combina-se com o seu receptor Ednr nas células

da crista neural em migração.

No primeiro par de arcos branquiais, a End-1 é

expressa na extremidade ventral, onde reprime a

expressão local de genes como Dlx-1 e Dlx-2, envolvidos

na formação da maxila, e promove a expressão de Dlx-5

e Dlx-6 e de Hand-2 e Goosecoid, que determinam a

mandíbula. Em nível dorsoventral intermediário dentro

do primeiro par de arcos branquiais, a End-1 estimula a

expressão de Barx-1, levando ao estabelecimento da

articulação temporomandibular. Na parte dorsal, a sua

influência é reduzida, e os genes Dlx-1 e Dlx-2 ativos

conduzem à formação da maxila e dos ossos da orelha

média.

O outro ossículo da orelha média, o estribo, e o

processo estiloide do osso temporal ossificam-se das

extremidades dorsais da cartilagem do segundo par de

arcos branquiais. Da porção ventral dessa cartilagem,

formam-se o corno menor e a parte superior do osso

hióide. Por isso, esses arcos são também denominados

arcos hióideos. A cartilagem entre o processo estiloide

e o osso hioide regride, e o pericôndrio forma o

ligamento estilo-hióideo.

O corno maior e a parte inferior do osso hioide são

da cartilagem do terceiro par de arcos.

Do quarto e sexto pares de arcos, originam-se as

cartilagens da laringe: a epiglote e as cartilagens

tireoide, aritenoides, cricoide, cuneiforme e

corniculata.

A epiglote é derivada da eminência hipobranquial,

uma região resultante da proliferação do mesênquima

do terceiro e do quarto pares de arcos branquiais. A

porção originada do quarto par de arcos branquiais é

responsável pela epiglote, enquanto aquela do terceiro

par resulta na parte faríngea da língua.

As demais cartilagens da laringe surgem dos

moldes cartilaginosos dos arcos branquiais. Diferente

da cartilagem dos arcos anteriores, que se

desenvolvem da crista neural, esses moldes são

formados a partir do mesoderma lateral esplâncnico.

Esse folheto deriva ainda o endotélio e o músculo liso.

O componente muscular dos arcos branquiais é

proveniente dos sete pares de somitômeros e dos

primeiros somitos. O tecido muscular do primeiro par

de arcos branquiais origina, entre outros, os músculos

da mastigação e o tensor do tímpano; o do segundo

par, os músculos da expressão facial; o do terceiro

par, o estilofaríngeo, e os do quarto e sexto arcos, os

músculos da faringe e os da laringe (Quadro 5.2).

Os nervos que estão nos arcos branquiais provêm

do encéfalo e inervam a pele, a mucosa e os músculos

derivados dos arcos. São eles: o V nervo craniano

(trigêmeo) no primeiro par de arcos; o VII nervo

craniano (nervo facial) no segundo arco; o IX nervo

craniano (nervo glossofaríngeo) no terceiro arco, e o

X nervo craniano (nervo vago) nos demais arcos.

Cada arco branquial contém uma artéria, o arco

aórtico, que se estende da aorta ventral para a aorta

dorsal. Seus derivados são citados no Quadro 5.2.

O primeiro par de sulcos branquiais invagina-se,

formando os meatos acústicos externos. Os demais

sulcos são obliterados pelo crescimento do segundo

par de arcos branquiais sobre eles (um homólogo

filogenético do opérculo dos peixes). Assim, o

pescoço adquire um aspecto liso e é revestido por

epiderme proveniente apenas do segundo par de arcos.

O aumento do segundo par de arcos branquiais sobre

os sulcos é causado pela presença de um centro de

sinalização no ectoderma, que produz shh, FGF-8 e

BMP-7, os quais estimulam a proliferação celular no

mesênquima subjacente. Esse centro não existe em

outros arcos.

109

O espaço temporário criado entre as fendas

branquiais pela sobreposição do segundo par de arcos é

chamado seio cervical. A sua persistência é um evento

raro. Devido ao acúmulo de líquido e fragmentos

celulares, cistos podem ser produzidos. Pelo lento

aumento no seu volume, os cistos cervicais geralmente

são percebidos após o final da infância. Pode ocorrer

também a abertura do seio cervical na superfície do

pescoço (fístula cervical externa) ou na faringe (fístula

cervical interna), com liberação de muco.

O primeiro par de bolsas faríngeas aprofunda-se e

origina as tubas auditivas e as cavidades timpânicas.

A membrana timpânica é derivada da camada de

endoderma da bolsa faríngea e de ectoderma do sulco

branquial, com o mesênquima interposto.

O endoderma do segundo par de bolsas faríngeas

deriva o epitélio das tonsilas palatinas, enquanto o

mesoderma diferencia-se no tecido linfoide.

A parte dorsal das terceiras bolsas faríngeas

origina as glândulas paratireoides inferiores, e a parte

ventral, o timo, sendo que, neste último, as células

reticulares epiteliais surgem do endoderma, e o tecido

linfoide e a cápsula formam-se do mesênquima. As

paratireoides e o timo migram. As paratireoides

inferiores passam a se situar dorsalmente à tireoide, e

o timo, no mediastino anterior do tórax, atrás da parte

superior do esterno. Durante o desenvolvimento fetal,

linfócitos imaturos migram da medula óssea para o

timo, onde sofrem maturação nos linfócitos T.

O endoderma do terceiro par de bolsas faríngeas

diferencia-se na paratireoide ou no timo por influência

do shh e da BMP-4, respectivamente. As células da

paratireoide expressam o fator de transcrição Gcm-2

(Glial cells missing), enquanto as do timo, Foxn-1.

A parte dorsal do quarto par de bolsas faríngeas

deriva as glândulas paratireoides superiores, e a parte

ventral, as células parafoliculares (ou células C) da

glândula tireoide, que produzem calcitonina. Essas

células se diferenciam da crista neural. As glândulas

paratireoides superiores localizam-se na parte dorsal

da tireoide, em posição superior às paratireoides

inferiores.

Um resumo dos derivados do aparelho branquial é

apresentado no Quadro 5.2.

Quadro 5.2 - Derivados do aparelho branquial.

1º par de arcos branquiais

(arcos mandibulares)

processos maxilares e mandibulares; maxila, mandíbula, ossos zigomáticos, porção

escamosa dos ossos temporais, esfenoide, bigorna e martelo; ligamento anterior do

martelo, ligamento esfenomandibular; músculos da mastigação (temporal,

masseter, pterigóideos medial e lateral), milo-hióideo, ventre anterior do digástrico,

tensor do véu palatino, tensor do tímpano; V nervo craniano (trigêmeo); artérias

maxilares, artérias carótidas externas

2º par de arcos branquiais

(arcos hióideos)

estribo, processo estiloide dos ossos temporais, corno menor e parte superior do

osso hioide; ligamento estilo-hióideo; músculos da expressão facial (bucinador,

auricular, frontal, platisma, orbicular dos lábios e orbicular dos olhos), occipital,

estilo-hióideo, ventre posterior do digástrico, estapédio (músculo do estribo); VII

nervo craniano (facial); artérias estapédicas

3º par de arcos branquiais corno maior e parte inferior do osso hioide; músculo estilofaríngeo; IX nervo

craniano (glossofaríngeo); artérias carótidas comuns, artérias carótidas internas

4º e 6º pares de arcos branquiais cartilagens da laringe; ligamentos da laringe; músculo cricotireóideo, elevador do

véu do palato, constritores da faringe, músculos intrínsecos da laringe, músculos

110

estriados do esôfago; X nervo craniano (vago); arco da aorta, porção proximal da

artéria subclávia direita e das artérias pulmonares, ducto arterioso

1º par de sulcos branquiais meatos acústicos externos

2º a 6º pares de sulcos branquiais são obliterados: pescoço liso

1º par de bolsas faríngeas tubas auditivas e cavidades timpânicas

2º par de bolsas faríngeas tonsilas palatinas

3º par de bolsas faríngeas glândulas paratireoides inferiores e timo

4º par de bolsas faríngeas glândulas paratireoides superiores e células C da glândula tireoide

A face inicia sua formação na quarta semana e a

completa na 10ª semana. Desenvolve-se a partir do

processo frontonasal, dos processos maxilares e dos

processos mandibulares (Figura 5.27). O processo

frontonasal é originado do mesoderma ventral à

porção cranial do tubo neural e possuem células

mesenquimais derivadas da crista neural do cérebro

anterior e do cérebro médio. Os processos maxilares e

mandibulares derivam do primeiro arco, sendo que os

processos maxilares contêm células da crista neural do

cérebro anterior e médio, e os processos

mandibulares, células da crista neural do cérebro

médio e posterior.

O crescimento do processo frontonasal e dos

processos maxilares e mandibulares decorre da

sinalização de FGF-8 e de shh do ectoderma apical, que,

através da mediação do gene Msx-1, estimula a

proliferação no mesênquima.

A sinalização Wnt também promove a proliferação.

Animais com uma face mais alongada, como as aves, têm

uma zona sensível ao Wnt no processo frontonasal, e

animais com uma face achatada e larga, como os

humanos, possuem regiões responsivas ao Wnt nos

processos maxilares e mandibulares.

Fatores de crescimento, como BMP, produzidos no

ectoderma ou no mesênquima, também influenciam o

desenvolvimento dos processos da face. Experimentos

em aves mostraram que a expressão aumentada de BMP-

4 no mesênquima do primeiro arco resulta na formação

de um bico mais maciço.

No ectoderma acima dos processos maxilares,

surgem espessamentos, os placoides do cristalino, que

se diferenciarão no cristalino dos olhos (Figuras 5.25

e 5.27).

Em cada lado do processo frontonasal, há um

espessamento do ectoderma, os placoides nasais. Essa

região do ectoderma corresponde à borda anterolateral

da placa neural antes do seu fechamento. Os placoides

nasais logo sofrem uma depressão, que resultarão nas

fossas nasais, e o ectoderma derivará o epitélio

olfatório. Em torno deles, o mesoderma eleva-se em

forma de ferradura, resultando nos processos nasais

medianos e laterais (Figuras 5.27 e 5.28). Os

processos nasais medianos possuem células da crista

neural do cérebro anterior, e os processos nasais

laterais, células da crista neural do cérebro médio.

O processo frontonasal é resultado de um mecanismo

de sinalização que inicia com o ácido retinoico em uma

região do ectoderma defronte ao cérebro anterior e

continua com o shh produzido pela região ventral do

cérebro anterior. A ação de shh, pela mediação das células

da crista neural, determina as zonas ectodérmicas

frontonasais nas extremidades dos processos nasais

medianos. Nessas zonas, as células da região dorsal

expressam FGF-8, enquanto as células da região ventral

expressam shh. Esses sinais promovem a proliferação das

células da crista neural no mesênquima do processo

frontonasal. Nas aves, as duas zonas ectodérmicas

frontonasais fusionam-se em um único centro de

sinalização.

A formação dos placoides nasais depende da

expressão de Pax-6 e da produção de FGF-8, estimulada

pelo ácido retinoico no cérebro anterior. Depois a fonte de

111

ácido retinoico passa a ser o epitélio da própria fossa

nasal. Os processos nasais desenvolvem-se como

resultado da sinalização de FGF-8 das fossas nasais, que

estimula a proliferação de células mesenquimais.

A produção de ácido retinoico pelo cérebro anterior

diminui, reduzindo a proliferação celular no mesênquima

do processo frontonasal e, por conseguinte, o seu

tamanho.

Entre os processos maxilares e os processos nasais

laterais, há inicialmente uma fenda, o sulco

nasolacrimal. Um espessamento ectodérmico em

forma de bastão desenvolve-se no assoalho do sulco

nasolacrimal e aprofunda-se no mesênquima. Esse

cordão epitelial se canaliza no ducto nasolacrimal, e a

sua extremidade cranial se expande no saco lacrimal.

O ducto nasolacrimal estende-se do canto medial do

olho até a cavidade nasal e serve de dreno para o

líquido lacrimal, por isso a coriza no choro.

Na quarta semana, os processos mandibulares

fusionam-se. Entre a sexta e a oitava semanas, os

processos maxilares aumentam em tamanho e crescem

para o plano mediano, aproximando os placoides do

cristalino e os processos nasais medianos. Os

processos maxilares fusionam-se com os processos

mandibulares e com os processos nasais laterais e

medianos (Figura 5.27).

Os processos mandibulares são responsáveis pela

mandíbula, pela parte inferior das bochechas, pelo

lábio inferior e pelo queixo. Os processos maxilares

formam a maxila, os ossos zigomáticos, a porção

escamosa dos ossos temporais, as regiões superiores

das bochechas e o lábio superior (Figura 5.27).

O processo frontonasal origina a testa e parte do

dorso (a raiz) do nariz. Os processos nasais laterais

formam as asas do nariz. A fusão dos processos nasais

medianos resulta no restante do dorso e na ponta do

nariz e no septo nasal (Figuras 5.27 e 5.28). A união

dos processos nasais medianos forma ainda o

segmento intermaxilar, composto de três partes:

componente labial, que forma o filtro do lábio;

componente maxilar, que está associado com os

quatro dentes incisivos, e componente anterior do

palato (Figuras 5.27 e 5.29).

Com a fusão entre os processos maxilares e os

processos nasolaterais ao longo da linha do sulco

nasolacrimal, há a continuidade entre a porção

superior das bochechas e as asas do nariz.

O álcool é teratogênico. Não há dose mínima segura

para o seu consumo durante a gestação, e deve ser

evitado inclusive pelas mulheres em idade reprodutiva,

sujeitas a uma gravidez não planejada. A incidência da

síndrome do álcool fetal é de 1 a 5%. Essa síndrome

envolve uma série de distúrbios do desenvolvimento,

especialmente da face e do sistema nervoso.

A face pode exibir defeitos sutis, como olhos com

fissuras palpebrais curtas, pregas epicânticas, raiz nasal

baixa, hipotelorismo ou hipertelorismo (aproximação ou

afastamento demasiado dos olhos, respectivamente),

ausência do filtro do lábio, lábio superior fino e baixa

implantação das orelhas. Entretanto a criança pode

apresentar um conjunto de defeitos graves da face,

denominado holoprosencefalia, que pode incluir ciclopia

(fusão dos olhos pela ausência do septo nasal), presença

de uma probóscide, ao invés do nariz, ou cebocefalia

(somente uma narina).

A holoprosencefalia pode ser decorrente da morte de

células na borda neural anterior ou de um distúrbio na

capacidade da placa precordal e do endoderma visceral

anterior/hipoblasto secretar shh e outros fatores

necessários para a indução da região ventral do cérebro

anterior (prosencéfalo). Na sua ausência, o campo óptico

não se divide ou se divide parcialmente, e as estruturas

da região ventral do prosencéfalo não se desenvolvem.

Isso se reflete em uma redução da crista neural rostral,

importante para formação da face. Distúrbios nos níveis

de BMP também podem influenciar a formação inicial

do prosencéfalo e levar à holoprosencefalia.

O etanol e os seus metabólitos interferem na

proliferação e na migração dos neurônios e das células

gliais, o que pode resultar em retardo na maturação

psicomotora, desenvolvimento intelectual diminuído,

alterações no tamanho e na forma do corpo caloso,

hipoplasia do cerebelo e até mesmo microcefalia.

O consumo durante o período fetal pode afetar o

crescimento e o ganho de peso, até mesmo pós-natal.

112

Figura 5.27 - Representação da formação da face.

Figura 5.28 - Embrião de galinha com 72h, onde se

visualizam as proeminências nasais lateral (L) e mediana

(M) em torno do placoide nasal.

Figura 5.29 - A aproximação dos processos nasais

medianos pode ser observada nesse feto (cortesia de Nívia

Lothhammer).

113

Quando o processo maxilar não se funde com o

processo nasal mediano, tem-se a fenda labial (ou lábio

leporino). Fatores genéticos e ambientais (herança

multifatorial) são responsáveis por essa anomalia. Esses

fatores interferem na migração das células da crista

neural para o processo maxilar, tornando-o hipoplásico.

A incidência é de um caso a cada 1.000 nascimentos,

sendo mais frequente no sexo masculino.

Uma situação mais severa (e rara) é a não fusão do

processo maxilar com o processo nasolateral, gerando a

fenda facial oblíqua, uma fissura que se estende ao lado

do nariz, com persistência do sulco nasolacrimal.

A não fusão dos processos nasais medianos resulta

em uma fenda labial mediana e no nariz bífido, em que o

septo nasal está dividido e as duas narinas estão

completamente separadas. Uma variação no grau de

fusão desses processos provoca um sulco na ponta do

nariz. Da mesma maneira, quando se trata dos processos

mandibulares, tem-se a covinha no queixo.

Até a sexta semana, não há separação entre lábios

e gengiva. O ectoderma interpõe-se entre o

mesoderma, resultando na lâmina labiogengival, que

degenera na sua maior parte e separa os lábios e a

gengiva, com exceção da região do freio.

A língua começa a se formar no final da quarta

semana. A parte oral (2/3 anteriores) da língua

desenvolve-se de duas proeminências distais e de uma

proeminência mediana (tubérculo ímpar). Essas

proeminências resultam da proliferação do

mesênquima do primeiro par de arcos branquiais. A

parte faríngea (terço posterior) da língua desenvolve-

se de duas estruturas: a cópula e a eminência

hipobranquial. A cópula resulta da proliferação de

mesênquima do segundo par de arcos branquiais, e a

eminência hipobranquial, do terceiro e do quarto pares

de arcos branquiais.

As proeminências distais da língua aumentam

rapidamente em tamanho, unem-se e crescem mais do

que a proeminência mediana da língua. Os planos de

fusão das proeminências distais da língua são

marcados na face superior da língua pelo sulco

mediano e, na superfície inferior, pelo septo mediano.

A linha de fusão das partes oral e faríngea da língua é

indicada no adulto por um sulco em forma de V, o

sulco terminal.

O epitélio da língua diferencia-se do endoderma, e

o tecido conjuntivo, do mesênquima dos arcos

branquiais. A maior parte da musculatura da língua

deriva dos mioblastos que migram dos somitômeros.

As papilas linguais circunvaladas e foliadas

aparecem ao final da oitava semana. Mais tarde,

surgem as papilas fungiformes e, da 10ª à 11ª semana,

as papilas filiformes. Da 11ª à 13ª semana,

desenvolvem-se os corpúsculos gustativos.

Ao final do sexto mês, as vias reflexas entre os

corpúsculos gustativos e os músculos faciais já estão

estabelecidas como pode ser constatado pela expressão

facial do feto a uma substância amarga colocada no

líquido amniótico.

A tireoide forma-se a partir de um divertículo do

endoderma do assoalho da faringe primitiva, entre o

primeiro e o segundo pares de bolsas faríngeas. Esse

divertículo migra caudalmente do vértice do V lingual

até seu local definitivo no pescoço, em frente da

traqueia. Está conectado inicialmente com a língua

pelo ducto tireoglossal, mas essa ligação desaparece

em torno da sétima semana. A sua abertura persiste no

ápice do sulco terminal como o forame cego da língua

adulta.

O desenvolvimento da tireoide envolve a indução de

um segmento do endoderma pelo mesoderma, e as

células endodérmicas passam a expressar quatro fatores

de transcrição: Hhex, Nkx2-1, Pax-8 e Foxe-1.

O primórdio da tireoide consiste em uma massa

compacta de células endodérmicas. Com a invasão do

mesênquima vascular, há a organização em uma rede

de cordões epiteliais e, posteriormente, em pequenos

grupos celulares. Finalmente são formadas vesículas

com uma camada de células: os folículos tireoidianos,

os quais secretam hormônios a partir da 11ª semana.

114

O palato é proveniente do mesoderma das

proeminências nasais medianas e das proeminências

maxilares. O segmento intermaxilar, resultante da

união das proeminências nasais medianas, contribui

para o processo palatino mediano, que será

responsável pela parte anterior do palato, em forma de

cunha. A parte posterior do palato, que é a sua maior

porção, é derivada dos processos palatinos laterais,

que surgem do mesoderma das proeminências

maxilares na sexta semana. Eles crescem inicialmente

para baixo, em ambos os lados da língua, mas, na

sétima semana, ascendem e projetam-se na horizontal

(como uma prateleira) para uma posição superior à

língua. Os processos palatinos laterais crescem um em

direção ao outro e fusionam-se na 10ª semana,

separando as cavidades nasal e oral. A fusão é

indicada pela rafe mediana. O septo nasal cresce

inferiormente e funde-se com o palato.

O mesênquima do processo palatino secreta FGF-10, o

qual se liga a um receptor no ectoderma, estimulando a

liberação de shh. Este provoca a produção de BMP-2 no

mesênquima. BMP-2 e Msx-1, que interage com BMP-4,

estimulam a proliferação das células mesenquimais dos

processos palatinos e consequentemente o seu

crescimento.

A elevação dos processos palatinos laterais pode

resultar da hidratação devido ao ácido hialurônico

secretado pelas células mesenquimais. O alinhamento para

a posição horizontal pode ser determinado pela orientação

das células mesenquimais e das fibras colágenas.

TGF-β3 é expresso nas células ectodérmicas na borda

dos processos palatinos laterais logo antes da sua união.

Ele estimula a apoptose dessas células, permitindo a fusão.

A não fusão dos processos que formam o palato, por

serem hipoplásicos por causa de drogas, como

anticonvulsionantes ou corticoides, ou por razões

genéticas (ocorre na trissomia do 13), resulta na fenda

palatina (Figura 5.30).

A incidência dessa anomalia é de 1/2.500

nascimentos, sendo mais comum no sexo feminino, o

que pode estar relacionado com o fato de demorar mais

uma semana para o palato se fechar nesse sexo, ficando

mais tempo suscetível a teratógenos.

Figura 5.30 - Fenda palatina em feto de camundongo.

Osso desenvolve-se no palato anterior, na porção

pré-maxilar da maxila, que contém os dentes

incisivos, e estende-se para os processos palatinos

laterais, formando o palato duro. As porções

posteriores dos processos palatinos laterais não se

ossificam e constituem o palato mole e a úvula.

A migração insuficiente de células da crista neural

para o primeiro par de arcos branquiais resulta em uma

hipoplasia desses arcos e dos seus derivados, levando à

micrognatia (mandíbula pequena) ou à agnatia (ausência

da mandíbula) (Figura 5.31).

A síndrome de Pierre Robin e a síndrome de

Treacher Collins são duas manifestações da síndrome do

primeiro arco.

Na síndrome de Pierre Robin, o indivíduo apresenta

micrognatia, fenda palatina (em consequência da

obstrução ao fechamento dos processos palatinos laterais

pelo deslocamento posterior da língua) e defeitos das

orelhas.

A síndrome de Treacher Collins (disostose

mandibulofacial) é herdada como condição autossômica

dominante. O gene TCOF1, através da proteína Treacle,

afeta a sobrevivência e a proliferação das células da

crista neural. Em caso de mutação desse gene, a apoptose

aumenta e diminui a proliferação das células da crista

neural, de modo que a população dessas células no

primeiro par de arcos branquiais é reduzida. Há

subdesenvolvimento da mandíbula e dos ossos

zigomáticos, palato alto ou fendido, dentição incompleta

115

e anormalidades das orelhas interna, média e externa.

Teratógenos também podem causar hipoplasia da

face inferior, como é o caso da isotretinoína, um

derivado da vitamina A, usado no tratamento da acne.

Figura 5.31 - Fetos de camundongo com mandíbula normal

(A), micrognatia (B e C) e agnatia (D). Reparar na

implantação baixa das orelhas nesse último.

Sistema nervoso:

Como visto anteriormente, na terceira semana de

desenvolvimento, o ectoderma suprajacente à

notocorda é induzido a diferenciar-se na placa neural,

a qual se fecha no tubo neural (Figuras 5.14 a 5.19). O

tubo neural derivará o sistema nervoso central, sendo

que a região anterior ao quarto par de somitos formará

o encéfalo, e o restante, a medula espinhal.

O neuroepitélio apresenta inicialmente somente

uma camada, constituída por um tipo de célula glial

imatura, a célula glial radial. Ela é uma célula-tronco

capaz de gerar tanto células da glia como neurônios.

Exibe um corpo ovoide, com um prolongamento

curto, ancorado na superfície apical, junto à luz do

tubo neural, e outro mais longo, que se ramifica (por

isso, a denominação radial) e termina na superfície

basal, que é circundada pela lâmina basal, a

membrana limitante externa. Seu citoplasma é rico em

filamentos intermediários de vimentina, nestina e, às

vezes, proteína acídica fibrilar glial (GFAP de glial

fibrillary acidic protein).

A disposição paralela das células gliais radiais dá

um aspecto de paliçada ao neuroepitélio. Os núcleos

estão posicionados em diferentes alturas conforme a

fase do ciclo celular: as figuras mitóticas estão

próximas à luz do tubo neural, e os núcleos em

interfase, no lado oposto. Entre a oitava e a 22ª

semana, há a produção de neuroblastos. Para tanto

uma das células-filhas da mitose perde o contato com

a luz do tubo e desloca-se para a extremidade oposta,

não mais sintetiza DNA e nem se divide.

Quando as células gliais radiais sofrem clivagem

meridional (que é perpendicular à superfície apical), as

células-filhas herdam quantidades iguais dos produtos

dos genes Numb e Notch-1, localizados nos polos apical

e basal, respectivamente. As duas células-filhas

originadas são iguais (a divisão é dita simétrica): ambas

reiniciam o ciclo ou ambas migram. Com a clivagem

equatorial (paralela à superfície apical), a célula-filha

mais próxima à superfície interna terá Numb, e a outra,

mais próxima à membrana limitante externa, terá uma

alta concentração do receptor de superfície Notch-1 (a

divisão é designada assimétrica): a primeira é uma célula

glial radial e reinicia o ciclo celular, e a segunda é um

neuroblasto, que migra junto à superfície basal e não

realiza mais mitoses.

Na diferenciação dos neuroblastos, há a ativação

dos genes neurogenina 1 e neurogenina 2, a supressão

da síntese de nestina e a expressão de

neurofilamentos. No início, os neuroblastos não

possuem prolongamentos, mas logo desenvolvem dois

processos citoplasmáticos opostos, tornando-se

bipolares. Posteriormente um dos processos é

substituído por vários dendritos e o outro se alonga no

axônio, resultando em neurônios multipolares.

Os neurônios, ainda bipolares, enrolam-se em

torno dos prolongamentos das células gliais radiais e

utilizam-nos como guias em sua migração. Há

D CD

AD

BD

116

moléculas de adesão celular na superfície do neurônio

e na superfície das células gliais radiais. Enquanto os

neurônios migram, inibem a proliferação das células

gliais radiais.

A camada junto à luz do tubo neural, que contém

as células em mitose, é denominada zona ventricular

(ou ependimária). A nova camada estabelecida com a

migração dos neurônios é a zona intermediária

(antigamente chamada zona do manto). Os neurônios

emitem processos dendríticos e axônios em direção à

periferia do tubo neural, criando uma região pobre em

células, a zona marginal.

A gliogênese geralmente inicia após a

neurogênese. Os progenitores das células da glia não

expressam mais nestina e sintetizam GFAP. Os

gliócitos (oligodendrócitos e astrócitos), originados do

neuroepitélio, ocuparão a zona intermediária e a zona

marginal.

A formação dos oligodendrócitos depende da

sinalização de shh da notocorda.

Os oligodendrócitos recobrem muitos dos axônios

da zona marginal com bainhas de mielina. A

mielinização inicia no fim do segundo mês na medula

espinhal e, no encéfalo, no terceiro trimestre.

Continua durante o primeiro ano após o nascimento e

é finalizada quando as fibras nervosas tornam-se

funcionais.

O hormônio da tireoide triiodotironina (T3) tem

papel decisivo no desenvolvimento da linhagem

oligodendrocítica e na mielinização. A tetraiodotironina

(T4), forma imatura do hormônio da tireoide, ao

atravessar a membrana das células gliais, é convertida na

forma ativa T3, que se liga a um receptor de localização

citoplasmática. O complexo receptor-T3 migra para o

núcleo, onde possibilita a expressão dos genes

reguladores da proliferação e da diferenciação das

células da glia e da produção de mielina. O atraso da

mielinização no hipotireoidismo neonatal produz um

quadro de retardo mental chamado cretinismo.

As células que circundam a luz do tubo neural

cessam suas divisões e diferenciam-se nas células

ependimárias (ou ependimócitos). Em determinadas

ocasiões, muitas das células do epêndima podem se

comportar como células-tronco, gerando neurônios ou

gliócitos.

As células da micróglia (microgliócitos) originam-

se das células mesenquimais provenientes da medula

óssea que, no final do período fetal, alcançam o

sistema nervoso central através da corrente sanguínea.

Na quarta semana de desenvolvimento, a porção

anterior do tubo neural expande-se e origina três

vesículas encefálicas: prosencéfalo, mesencéfalo e

rombencéfalo (Figura 5.32). Essa expansão é

promovida pela pressão de fluido contra as paredes. A

pressão não se dissipa pela futura medula espinhal,

porque há uma oclusão temporária do tubo neural na

base do encéfalo.

Ainda na quarta semana, surgem duas

protuberâncias das paredes laterais do prosencéfalo, as

vesículas ópticas, primórdios dos olhos (Figura 5.32).

O tubo neural curva-se entre o mesencéfalo e o

rombencéfalo (flexura cefálica) e entre o

rombencéfalo e o restante do tubo neural (flexura

cervical), adquirindo a forma de um C na sua

extremidade cefálica.

Na quinta semana, o prosencéfalo deriva o

telencéfalo (mais cranial) e o diencéfalo. O

mesencéfalo continua como tal. O rombencéfalo

divide-se em metencéfalo e mielencéfalo (mais

posterior), e entre eles ocorre a flexura pontina

(Figura 5.33).

O telencéfalo expande-se lateralmente e dará

origem aos hemisférios cerebrais. Do terceiro ao

oitavo mês, surgem sulcos e giros (Figura 5.34), o que

aumenta a área do córtex cerebral sem aumento de

volume da massa cefálica.

O córtex cerebral pode ser dividido em uma área

filogeneticamente mais antiga, o rinencéfalo

(paleopálio), e em outra mais recente, que apareceu

nos répteis, o neopálio, do qual deriva o neocórtex.

117

Figura 5.32 - Embrião de codorna, com 30h de incubação,

onde a parte anterior do tubo neural expandiu-se nas três

primeiras vesículas encefálicas: prosencéfalo (P) (de onde

as vesículas ópticas projetam-se lateralmente), mesencéfalo

(M) e rombencéfalo (R) (cortesia de Casimiro García

Fernández).

O rinencéfalo começa a se formar em torno da

sexta semana como uma evaginação da parte ventral

do telencéfalo. A sua porção basal está constituída

pelos bulbos olfatórios e pelos pedúnculos olfatórios.

Os neurônios dos bulbos olfatórios recebem

informação de células que percebem substâncias

químicas (odores) e enviam essa informação a uma

parte caudal do córtex cerebral para análise. A sua

porção cortical está composta pelo hipocampo, que

desempenha um papel importante no aprendizado e na

memória, e pela substância cinzenta, onde há pontos

de retransmissão dos impulsos olfatórios.

Figura 5.33 - Embrião de galinha, com 48h de incubação,

onde são distinguidas as cinco vesículas encefálicas:

telencéfalo (T), diencéfalo (D), mesencéfalo (M),

metencéfalo (MT) e mielencéfalo (MI). São ainda indicadas

a vesícula óptica (VO) e a vesícula auditiva (VA).

O neocórtex surge entre o terceiro e o sétimo mês

de desenvolvimento, a partir da migração das células

da zona intermediária para a zona marginal, ficando a

substância cinzenta periférica. As seis camadas de

neurônios que compõem a substância cinzenta são

estabelecidas pela migração das células da camada

mais interna, a primeira a se formar, para a mais

externa, sendo que os neurônios maiores ficam

situados na camada interna, e os neurônios menores,

nas demais.

No ser humano, o neocórtex é bastante

desenvolvido, com um grande número de zonas

118

associativas. É responsável pela aprendizagem, pela

memória, pela fala, pela atividade voluntária e pelo

controle inibitório.

O estabelecimento de sinapses inicia na vida

intrauterina, aumenta nos três primeiros anos e diminui o

seu ritmo entre três e 10 anos de idade. Conforme as

exigências do meio, os neurônios mudam morfológica e

fisiologicamente, e as sinapses são criadas, desfeitas ou

consolidadas (plasticidade neuronal). As sinapses

utilizadas tornam-se estáveis, enquanto as que não forem

usadas serão removidas. Por isso, a importância de um

ambiente rico em estímulos durante a infância e da

atividade intelectual contínua na fase adulta.

Os hemisférios cerebrais formam os lobos frontal,

temporal, parietal e occipital. Há ainda o lobo da

ínsula, que se posiciona profundamente, devido ao

crescimento acentuado dos hemisférios cerebrais. Em

geral, o hemisfério cerebral direito recebe sensações e

controla o movimento do lado esquerdo do corpo,

enquanto o hemisfério cerebral esquerdo está

envolvido com as sensações e os movimentos do lado

direito do corpo.

Na substância branca, há fibras de associação que

interligam os hemisférios cerebrais. Por exemplo, há a

comissura anterior, que conecta os dois bulbos

olfatórios; a comissura do fórnix, que inter-relaciona

as estruturas do hipocampo de cada lado; o corpo

caloso, que liga as áreas neocorticais das metades

direita e esquerda do cérebro, e o quiasma óptico

(chiasma = cruzamento), onde metade das fibras dos

nervos ópticos cruza para o lado oposto do cérebro

(Figura 5.34). Assim, o lado direito do encéfalo

recebe a informação de ambos os olhos para a

interpretação visual do lado esquerdo de um objeto, e

o lado esquerdo do encéfalo, a informação para a

visualização do lado direito do objeto.

As cavidades dos hemisférios cerebrais são os

ventrículos laterais (Figura 5.34).

Profundamente na substância branca, ladeando os

ventrículos, há os núcleos (regiões de substância

cinzenta) da base. Pelo aspecto, foi denominado corpo

estriado. É subdividido em dois grandes núcleos: o

núcleo lentiforme (globo pálido e putâmen) e o núcleo

caudado. Eles estão envolvidos no controle

inconsciente do tônus muscular e nos movimentos

corporais complexos.

O desenvolvimento do telencéfalo envolve três

centros de padronização: o centro de padronização

rostral, derivado da borda neural anterior, que secreta

FGF-8; o centro de padronização dorsal, que produz

BMPs e Wnts, e o centro de padronização ventral, que

libera shh. Além de afetar os centros de padronização

dorsal e ventral, o FGF-8, através de moléculas, como

Foxg-1 e Emx-2, regula o crescimento das vesículas

telencefálicas e, de Nkx-2.1, providencia o início da

ventralização pelo efeito no shh. BMPs padronizam a

linha média dorsal e induzem a formação do plexo

coroide, e Wnts promovem a formação das estruturas

caudais do telencéfalo, como o hipocampo.

O diencéfalo diferenciar-se-á no hipotálamo, no

tálamo e no epitálamo e contribuirá para a formação

da hipófise, dos olhos e da glândula pineal (Figura

5.34).

O hipotálamo, o tálamo e o epitálamo surgem

como três saliências das paredes laterais do

diencéfalo. Em relação ao tálamo, o hipotálamo é

ventral, e o epitálamo, dorsal. O hipotálamo tem

núcleos que regulam as funções viscerais, como o

sono, a homeostasia, a temperatura corporal, a

atividade cardíaca, a ingestão de alimento e de líquido

e o comportamento emocional e sexual. Ele também

comanda respostas corporais por intermédio da

secreção de hormônios pela hipófise. O tálamo possui

núcleos que recebem informações visuais, auditivas e

táteis, de dor e temperatura e que as enviam para o

córtex cerebral. Desempenha um papel importante na

manutenção da consciência e na aquisição do

conhecimento (cognição). O epitálamo tem funções

associadas ao hipotálamo. Ele possui núcleos

relacionados à mastigação e à deglutição.

A zona limitante intertalâmica, um grupo de células

posicionadas acima da extremidade anterior do tubo

neural, secreta shh, que organiza o limite dorsal e ventral

119

do futuro tálamo.

O espessamento das paredes laterais do diencéfalo

comprime a luz, resultando em uma fenda estreita, o

terceiro ventrículo (Figura 5.34).

Na quarta semana, do assoalho do diencéfalo

projeta-se, em direção à cavidade oral primitiva

(estomodeu), um divertículo em forma de funil, o

infundíbulo, que se diferenciará na neuro-hipófise.

Uma evaginação do teto do estomodeu, a bolsa de

Rathke, encontra o infundíbulo e perde a conexão com

o ectoderma oral. No fim do segundo mês, a bolsa de

Rathke derivará a adeno-hipófise (Figuras 5.35 e

5.36).

As células da bolsa de Rathke originam-se na borda

neural anterior. BMP-4 e FGF-8 do diencéfalo estimulam

a proliferação celular do primórdio da bolsa de Rathke, e

Hesx-1, Lhx-3 e Lhx-4 promovem a sua diferenciação.

Na sétima semana, um divertículo mediano do teto

do diencéfalo (mais precisamente do epitálamo)

desenvolve-se na glândula pineal (Figura 5.37). É uma

glândula filogeneticamente primitiva, que está sob a

influência do fotoperíodo e secreta maior quantidade

de melatonina à noite. Essa substância inibe a função

do eixo hipófise-gônadas e auxilia na regulação do

ciclo sono-vigília.

O teto do diencéfalo, cranial ao epitálamo, é

constituído por uma camada de ependimócitos,

recoberta por mesênquima vascular. Esses tecidos

originarão o plexo coroide do terceiro ventrículo. Os

ependimócitos dos plexos coroides formam o líquido

cerebrospinal a partir do plasma sanguíneo. Esse

líquido circula pelos ventrículos, as cavidades do

encéfalo, pelo espaço subaracnóideo (entre as

meninges aracnoide e pia-máter) do encéfalo e da

medula espinhal e pelo canal central da medula. Ele

transporta oxigênio, glicose e outras substâncias

importantes para o metabolismo; remove resíduos e

substâncias tóxicas, e protege o sistema nervoso

central contra choques mecânicos.

O mesencéfalo continua sendo assim denominado

no adulto. É composto pelo teto e pelos pedúnculos

cerebrais.

Os neuroblastos que migram para o teto se

agregam em dois pares de grupos de neurônios, sendo

o par cranial os colículos superiores, e o par caudal os

colículos inferiores (Figura 5.34). Os colículos

superiores recebem a informação dos nervos ópticos e,

através do tálamo, encaminham-nas para as áreas

visuais do córtex cerebral (lobo occipital). Os

colículos inferiores transmitem os impulsos da cóclea

para o tálamo, que, por sua vez, os envia para as áreas

auditivas dos hemisférios cerebrais (lobo temporal).

As ligações entre os colículos superiores e inferiores

auxiliam a coordenação dos reflexos visuais e

auditivos.

Diferente do que ocorre no córtex cerebral, nas

três camadas da substância cinzenta dos colículos

superiores, a mais externa é a primeira a se formar, e a

mais interna, a última.

Os pedúnculos cerebrais (Figura 5.34) são

constituídos pelo tegmento e pela base. No tegmento,

organizam-se os núcleos eferentes somáticos dos

nervos cranianos III e IV, que suprem a maioria dos

músculos extrínsecos dos olhos; o núcleo de Edinger-

Westphal, responsável pela inervação do músculo

esfíncter da pupila e do músculo ciliar dos olhos; os

núcleos rubros (a cor vermelha é dada pelo rico

suprimento sanguíneo e ao pigmento com ferro dos

neurônios), e a substância negra (assim designada pela

presença de melanina, precursor do neurotransmissor

dopamina). Os núcleos rubros e a substância negra

estão envolvidos no controle do movimento

voluntário. Anterior à substância negra, encontra-se a

base dos pedúnculos cerebrais, onde transitam as vias

motoras.

O mesencéfalo contém axônios que descendem do

córtex cerebral até o encéfalo posterior e a medula

espinhal, como os tratos corticopontino, corticobulbar

e corticoespinhal.

Logo depois da indução neural, sinais da notocorda e

das regiões organizadoras da cabeça (placa precordal e

endoderma visceral anterior/hipoblasto) promovem a

120

expressão do fator de transcrição Otx-2 (orthodenticle

homologue 2) na futura região do prosencéfalo-

mesencéfalo e de Gbx-2 (gastrulation brain homeobox

2) na região do rombencéfalo. O limite na expressão

desses dois fatores de transcrição forma o organizador

ístmico, que secreta FGF-8. Este induz a expressão dos

genes paired-box Pax2 e Pax5 e dos genes engrailed

En1 e En2, importantes na padronização anteroposterior.

No organizador ístmico, há também a sinalização Wnt-1,

que estimula a proliferação celular. A padronização do

eixo dorsoventral deve-se à secreção de shh

ventralmente, que promove a proliferação neuronal nessa

região e inibe a expressão de moléculas, como Pax-7,

características da região dorsal.

Devido ao crescimento acentuado de suas paredes,

a sua luz estreita-se e torna-se o aqueduto do

mesencéfalo, que une o terceiro e o quarto ventrículos,

isto é, a luz do diencéfalo e a luz do metencéfalo e do

mielencéfalo (Figura 5.34).

Do início da quarta até o fim da quinta semana, é

observada uma segmentação no rombencéfalo (Figura

5.32). Esses segmentos são denominados neurômeros

(ou rombômeros) e resultam da proliferação celular

acentuada. Os corpos celulares de vários dos nervos

cranianos originam-se aí.

A especificação dos rombômeros (r) 1 a 3 é regulada

pelo próprio Gbx-2. O fator de transcrição Krox-20 guia

a formação dos r3 e r5; o fator de transcrição kreisler e

Hoxa-1 estão envolvidos na formação de r5, e um

gradiente descedente de ácido retinoico, produzido pelos

somitos anteriores, tem um papel importante na formação

de r4 e r7.

As paredes do metencéfalo originarão o cerebelo e

a ponte, enquanto a sua luz será a parte cranial do

quarto ventrículo (Figura 5.34).

Assim como o cérebro, o cerebelo também

apresenta um córtex de substância cinzenta, a

substância branca interna e, no interior desta, núcleos

de substância cinzenta. A substância cinzenta

periférica (constituída pelas camadas molecular, de

Purkinje e granular) resulta da migração dos

neuroblastos da zona intermediária para a zona

marginal. Os núcleos cerebelares derivam de células

da zona intermediária que permanecem em suas

posições originais.

A migração dos precursores dos neurônios da

camada molecular é paralela à superfície dorsal no

sentido anterior. Após o término das mitoses, parte

dessas células migra para o interior onde estabelecem a

camada granular. Nesse trajeto, cruzam com os

precursores das células de Purkinje, que migram da

camada interna para uma posição entre as camadas

granular e molecular. As células de Purkinje secretam

shh, que induz a proliferação dos precursores dos

neurônios das camadas molecular e granular.

O cerebelo é responsável pela coordenação dos

movimentos, pela postura e pelo equilíbrio. Da

medula espinhal recebe informações sobre a posição

do corpo no espaço, e da ponte, informação do córtex

cerebral, especificando a meta do movimento

pretendido. Ele compara essas informações e calcula a

sequência das contrações musculares para executar o

movimento. Ao contrário dos hemisférios cerebrais, o

lado esquerdo do cerebelo está envolvido com os

movimentos do lado esquerdo do corpo, e o lado

direito do cerebelo com os movimentos do lado direito

do corpo. O cerebelo coordena ainda aprendizagem

motora e a memória de procedimentos, além de

complexas funções sensoriais, emocionais e

cognitivas.

A ponte possui núcleos que são sítios de

transmissão dos sinais para os movimentos

voluntários, que se originam no córtex cerebral e vão

para o cerebelo; núcleos que ajudam a controlar a

respiração, e núcleos associados aos nervos cranianos

V-VIII. Apresenta a formação reticular, de aspecto em

rede pela disposição de pequenos aglomerados de

corpos de neurônios com feixes de axônios, ou seja,

uma mistura de substância cinzenta e substância

branca, que coordena o ciclo vigília-sono. As fibras

nervosas que ligam os córtices cerebral e cerebelar

com a medula espinhal passam pela ponte. A ponte

retransmite os impulsos nervosos entre o bulbo e o

mesencéfalo e de um lado do cerebelo para o outro.

121

O mielencéfalo originará o bulbo. Seus dois

núcleos principais são: o centro cardiovascular, que

regula o ritmo e a força dos batimentos cardíacos e o

diâmetro dos vasos sanguíneos, e o centro respiratório

bulbar de ritmicidade, que regula a frequência da

respiração. Há ainda núcleos associados às sensações

de toque, pressão e vibração; núcleos que coordenam

os reflexos de deglutição, vômito, tosse e espirro, e

núcleos que recebem a informação sensitiva ou

fornecem a resposta motora dos nervos cranianos

VIII-XII. Contém também a formação reticular.

Na substância branca do bulbo, passam os tratos

sensitivos (ascendentes) e motores (descendentes) que

se estendem entre a medula espinhal e outras partes do

encéfalo. A sua cavidade será a porção caudal do

quarto ventrículo (Figura 5.34).

Figura 5.34 - Imagem por ressonância magnética do encéfalo adulto (vista medial): hemisférios cerebrais (hc), comissura

anterior (A), fórnix (F), corpo caloso (cc), quiasma óptico (Q), septo pelúcido – limite medial do corno frontal do ventrículo

lateral (l); hipotálamo (HI), tálamo (t), hipófise (H), glândula pineal (*), terceiro ventrículo (3); colículos do mesencéfalo

(C), pedúnculo cerebral do mesencéfalo (m), aqueduto do mesencéfalo ( ); cerebelo (ce), ponte (p); bulbo (b), e quarto

ventrículo (4).

122

Devido à flexura pontina, a placa do teto do

mielencéfalo é extremamente fina (Figura 5.35),

constituída por uma camada de células ependimárias e

pelo mesênquima vascular, que originará a pia-máter.

Essas duas camadas são denominadas tela coroide. O

mesênquima vascular prolifera e invagina para a luz

do quarto ventrículo, formando o plexo coroide,

produtor do líquido cerebrospinal.

Figura 5.35 - Corte de embrião de galinha, onde a hipófise

estava sendo formada a partir do infundíbulo (I), uma

projeção do diencéfalo (D), e da bolsa de Rathke ( ), uma

evaginação do estomodeu (E). M – mielencéfalo; VA –

vesículas auditivas.

Em torno do quarto mês de desenvolvimento,

surgem orifícios na placa do teto do quarto ventrículo,

os foramens de Luschka (dois laterais) e o forame de

Magendie (um mediano). Através deles, o líquido tem

acesso ao espaço subaracnóideo, donde será absorvido

pelas vilosidades aracnóideas e irá para o sistema

venoso.

Normalmente, o volume do líquido cerebrospinal

permanece constante de 80 a 150mL, pois é absorvido

tão rapidamente quanto é produzido. Hidrocefalia é o

acúmulo desse líquido por distúrbio na sua absorção, por

estenose do aqueduto do mesencéfalo ou por obstrução

das aberturas do quarto ventrículo ou nos espaços

subaracnóideos. O aumento na quantidade de líquido

cerebrospinal causa o adelgaçamento das paredes do

encéfalo e a expansão do crânio no feto, já que as suturas

da calota craniana ainda não estão fusionadas.

Algumas formas de hidrocefalia são devidas a

mutações de genes no cromossoma X.

O conjunto do mesencéfalo, ponte e bulbo

denomina-se tronco encefálico.

Se, no encéfalo, a migração celular, o crescimento

diferencial e a morte celular produzem modificações

no padrão das zonas ventricular, intermediária e

marginal, na medula espinhal, essas três camadas são

mantidas com poucas alterações. A zona intermediária

transforma-se na substância cinzenta, e a zona

marginal, na substância branca. Em consequência, a

substância cinzenta localiza-se internamente e em

forma de H, e a substância branca fica ao seu redor. A

luz original do tubo neural diminui, mas continua

delimitada pelo epêndima (Figura 5.38).

A medula espinhal primitiva é dividida nas placas

alares e basais. As placas alares são situadas

dorsalmente, e as placas basais, ventralmente. As

placas alares direita e esquerda estão conectadas pela

lâmina do teto, e as placas basais, pela lâmina do

assoalho. As placas alares são precursoras dos cornos

dorsais (ou posteriores), onde entram os axônios dos

neurônios situados nos gânglios sensitivos. As placas

basais derivam os cornos ventrais (ou anteriores), que

contêm neurônios multipolares, cujos axônios

VA

123

conduzem os impulsos para os músculos (portanto,

neurônios motores) (Figura 5.38).

Duas classes de proteínas induzem a diferenciação

celular ao longo do eixo dorsoventral do tubo neural para

formar a medula espinhal: shh e BMPs.

Os fatores de transcrição Pax-3, Pax-7, Msx-1 e

Msx-2 são expressos na placa neural. Shh, secretada pela

notocorda, induz a diferenciação das células da linha

média da placa neural na lâmina do assoalho. Há a

repressão da expressão de Pax-3 e Pax-7, permitindo

essa transformação. As células da lâmina do assoalho

passam a produzir shh já no estágio de sulco neural.

BMP-4 e BMP-7, produzidas na ectoderme que

ladeia as margens da placa neural (futura epiderme) e

depois nas pregas neurais, induzem as moléculas

dorsalizantes Pax-3, Pax-7, Msx-1 e Msx-2, resultando

na lâmina do teto. Após o fechamento do tubo neural, as

BMPs não são mais sintetizadas na ectoderme

epidérmica, mas sim na lâmina do teto e na sua

vizinhança.

No início da diferenciação neuronal, a expressão de

BMPs persiste na região dorsal do tubo neural, e a

expressão de shh é mantida na notocorda e na lâmina do

assoalho. Vários membros da família BMP e a dorsalina,

outro membro da superfamília do TGF-β, estão

envolvidos na indução dos tipos celulares da metade

dorsal do tubo neural, como células da crista neural,

células da lâmina do teto e interneurônios dorsais. A

sinalização Wnt, além de promover a proliferação dos

progenitores neurais, exerce uma influência dorsalizante

sobre eles. O destino celular na região ventral depende

da concentração de shh (então essa proteína é mais do

que um simples indutor: é um morfógeno). A exposição

à alta concentração nas regiões ao lado da lâmina do

assoalho (placas basais) induz a diferenciação dos

neurônios motores, e a menor concentração que alcança

as áreas acima das placas basais (região intermediária)

resulta em interneurônios ventrais.

No início do período fetal, aparecem duas

camadas de mesênquima em torno do encéfalo e da

medula espinhal, envolvidas na formação das

meninges. A camada mais interna, originária da crista

neural, subdivide-se na pia-máter e na aracnoide,

sendo que, no espaço entre elas, circula o fluido

cerebrospinal. A camada mais externa, de origem

mesodérmica, forma a dura-máter e ainda serve de

molde para a ossificação intramembranosa da calota

craniana.

No embrião, a medula espinhal estende-se por

todo o comprimento do canal vertebral. Os nervos

espinhais passam pelos foramens intervertebrais

próximo aos seus locais de origem. Com o

crescimento da coluna vertebral, a extremidade caudal

da medula espinhal situa-se no nível da primeira

vértebra sacral aos seis meses, da segunda ou terceira

vértebra lombar ao nascimento e entre a 12ª vértebra

torácica e a terceira vértebra lombar no adulto. As

raízes nervosas espinhais dos segmentos lombar e

sacral correm obliquamente da medula espinhal até o

nível correspondente da coluna vertebral. Esse feixe

de raízes nervosas é denominado cauda equina.

O espaço na coluna vertebral abaixo da medula

espinhal é um local seguro para a retirada do fluido

cerebrospinal para análise.

O sistema nervoso periférico é originado das

células da crista neural. Essas células desprendem-se

do neuroepitélio da placa neural (na região cranial) ou

do tubo neural (no tronco) e formam uma lâmina

dorsal contínua, por cima do tubo neural, que logo se

divide em duas faixas longitudinais e se segmentam.

Os blocos têm correspondência com os somitos.

As células da crista neural migram e diferenciam-

se nos neurônios, nas células-satélites e nas células de

Schwann dos gânglios sensitivos cranianos, dos

gânglios espinais e dos gânglios intramurais. Elas

ainda derivam a bainha conjuntiva dos nervos, a

medula da adrenal, que pode ser considerada um

gânglio simpático altamente modificado, e os

melanócitos.

Neurofibromatose (doença de von Recklinghausen) é

uma doença genética que ocorre em cerca de 1/3.000

nascimentos vivos. O gene envolvido é muito grande e

sujeito a uma alta taxa de mutação. Características

comuns são manchas café com leite na pele,

124

neurofibromas (tumores de nervos periféricos) múltiplos,

frequentemente centenas e ocasional gigantismo de um

membro ou dígito.

Os neurônios dos gânglios sensitivos cranianos e

espinais são pseudounipolares, enquanto aqueles dos

gânglios intramurais são multipolares. Os neurônios

pseudounipolares surgem como neurônios bipolares,

mas, nesse caso, os dois prolongamentos fundem-se

próximo ao corpo celular.

A mielinização das fibras nervosas periféricas,

promovida pelas células de Schwann, ocorre do

segundo ao quinto mês, sendo que as raízes motoras

são mielinizadas antes das raízes sensitivas (no

sistema nervoso central, a mielinização inicia nos

tratos sensitivos).

Há uma interação entre a célula de Schwann e o

axônio para a mielinização. Os axônios produzem fatores

moleculares que sinalizam o início desse processo,

sugerindo que seja o axônio que se identifica à célula de

Schwann para ser mielinizado ou não. Moléculas da

matriz extracelular, como a laminina presente na lâmina

basal da célula de Schwann, e fatores de crescimento,

como o FGF, o fator de crescimento derivado de

plaquetas (platelet-derived growth factor – PDGF), o

fator de crescimento neural (nerve growth factor –

NGF), o fator de crescimento epidérmico (epidermal

growth factor – EGF), a neurorregulina e as citocinas,

são os sinais que controlam a mielinização.

Precursores das células de Schwann que não são

associados com axônios não recebem o suporte de

neurorregulina e sofrem apoptose.

A primeira atividade reflexa é observada na sexta

semana, quando o embrião reage ao toque perioral

com uma flexão contralateral do pescoço. No início

do terceiro mês, o feto responde à estimulação tátil de

toda a superfície do corpo, exceto as costas e o topo

da cabeça. Ao final do quarto mês, executa

movimentos, sendo inclusive capaz de agarrar um

bastão de vidro. No sexto mês, aparece o reflexo de

sucção.

Olhos:

No início do desenvolvimento, o prosencéfalo

constitui um único campo óptico, que posteriormente

é dividido em dois. Duas vesículas são projetadas do

prosencéfalo lateramente: são as vesículas ópticas.

Quando o prosencéfalo divide-se em telencéfalo e em

diencéfalo, elas permanecem em comunicação com o

diencéfalo (Figuras 5.32, 5.33 e 5.36). As vesículas

ópticas contactam o ectoderme de revestimento

suprajacente e induzem sua transformação nos

placoides do cristalino, os quais se invaginam nas

vesículas do cristalino e, posteriormente, se

diferenciam nos cristalinos. Os placoides e as

vesículas do cristalino, por sua vez, agem sobre as

vesículas ópticas. Elas se invaginam e adquirem uma

forma de cálice, com parede dupla. Esse cálice óptico

se transforma na retina, sendo a camada mais interna

(próxima à vesícula encefálica) a camada pigmentar e

a mais externa a camada sensorial, com os

fotorreceptores (Figuras 5.36, 5.37 e 5.39).

No desenvolvimento inicial da retina, o

mesênquima invade a cavidade do cálice óptico e

diferencia-se em um conjuntivo rico em ácido

hialurônico, semelhante a um gel transparente: é o

humor vítreo. Ele preenche o espaço entre a retina

sensorial e o cristalino, formando o corpo vítreo, o

qual protege a retina contra choques e vibrações.

Durante o período fetal, o espaço entre as duas

camadas da retina desaparece quando se tornam

justapostas. No entanto, se isso não ocorrer, tem-se o

deslocamento congênito da retina. Pode ser

consequência de um crescimento desigual das duas

camadas, de modo a não ficarem em perfeita aposição,

ou do acúmulo de líquido, como o humor vítreo, sangue

ou exsudato. O deslocamento da retina também pode

acontecer por um trauma no globo ocular, por infecções

intraoculares ou pela retinopatia diabética, onde há uma

proliferação anormal dos vasos sanguíneos da retina. O

afastamento e a presença de líquido entre as camadas

prejudicarão a visão.

125

Os axônios das células ganglionares da retina

neural juntam-se na base do olho e penetram pelo

pedúnculo que conecta o cálice óptico ao diencéfalo,

formando o nervo óptico. Na face ventral do cálice

óptico, há uma fenda que se estende ao longo da

superfície ventral do pedúnculo óptico e que constitui

a fissura óptica (ou coroide). No mesênquima que

preenche as fissuras ópticas, desenvolvem-se os vasos

hialoides. A artéria hialoide atinge o interior do cálice

óptico, atravessa o corpo vítreo e ramifica-se no

cristalino. A veia hialoide recolhe o sangue dessas

estruturas. Posteriormente, os lábios dessa fissura

fundem-se, e os vasos são incluídos no nervo óptico.

As partes proximais dos vasos persistem como artéria

central e veia central da retina, enquanto as partes

distais, que supriam o cristalino, regridem antes do

nascimento. A abertura redonda do cálice óptico

originará a pupila.

O não fechamento da fissura óptica durante a sexta

ou sétima semana resulta no coloboma da retina (ou da

íris), em que a retina tem o aspecto de buraco de

fechadura. É um defeito hereditário, transmitido como

uma característica autossômica dominante. Pode ser

também causado por fatores ambientais.

O campo óptico forma-se ao redor da placa

precordal, no fim da gastrulação. Suas células expressam

Rax (retina and anterior neural fold homeobox), Pax-6 e

Lhx-2. Rax e o fator de transcrição Six-3 (sine oculis-3)

suprimem a atividade de Wnt, evitando a posteriorização

dessa região e permitindo então a produção de shh. Com

a secreção de shh pela placa precordal e pela região

mediana e ventral do prosencéfalo, a expressão de Pax-6

na linha média é reprimida, e o campo óptico divide-se

em dois: os primórdios ópticos esquerdo e direito. Essa

divisão também pode ser decorrente de movimentos no

sentido anterior, segundo a expressão do gene cyclops,

de células da região ventral do prosencéfalo. No 22o dia

de gestação, as paredes laterais da vesícula encefálica

evaginam-se, resultando nas vesículas ópticas.

As vesículas ópticas, através de FGF e BMP,

induzem a transformação do ectoderme de revestimento

nos placoides do cristalino. Pax-6 permite que o

ectoderma superficial responda aos sinais indutivos da

vesícula óptica aposta e promove a expressão dos genes

Eya1 e Eya2 (eyes absent), iniciando a diferenciação no

placoide do cristalino. Ainda ativa o fator de transcrição

Sox-2, que provoca o espessamento do ectoderma no

placoide do cristalino. A expressão de Pax-6 continua

quando o placoide se invagina na vesícula do cristalino.

O regulador transcricional Foxe-3, que opera em

decorrência de Pax-6, facilita a separação da vesícula do

cristalino do ectoderma superficial e a transformação das

células posteriores em fibras do cristalino. Sob a

influência de Sox-2, Pax-6 e Maf (proteínas pareadas

com um oncogene), as células epiteliais do cristalino

tornam-se alongadas, transparentes, com grande

quantidade de proteínas crystallin ∞, β e γ. Depois da

indução do cristalino, secreções da retina, do qual o FGF

é o principal componente, acumulam-se no humor vítreo

e estimulam a formação das fibras do cristalino.

O placoide do cristalino estimula a vesícula óptica a

se achatar e se tornar côncava, resultando no cálice

óptico. Isso requer a expressão de Lhx-2 e a ação de

ácido retinoico. A expressão diferencial dos genes Pax

determina a formação do cálice óptico (futura retina) ou

do pedúnculo óptico (futuro nervo óptico). Através da

exposição à alta concentração de shh, a expressão de

Pax-6 é inibida e Pax-2 é induzida no pedúnculo óptico,

enquanto a concentração menor de shh distalmente

permite a expressão de Pax-6 na vesícula óptica.

Estimulada pelo FGF do ectoderma superficial, uma

interação entre Pax-2 e Pax-6 subdivide a vesícula óptica

em uma camada distal (adjacente ao ectoderma

superficial) e uma camada proximal (vizinha ao

pedúnculo óptico). Sob a influência de Pax-6, a camada

distal invagina-se, tornando-se a camada mais interna do

cálice óptico, e expressa o fator de transcrição Vsx-2:

essa camada será a retina sensorial. Inicialmente, o fator

de transcrição Mitf (microphtalmia-associated

transcription factor) é expresso por toda a vesícula

óptica, mas, através da ação de BMP do mesênquima ao

redor, originado da crista neural, e de Pax-2 e Pax-6, a

expressão de Mitf torna-se restrita à camada proximal

(externa). A presença de shh ventralmente estimula a

produção de Otx-2 nessa camada e sua diferenciação no

epitélio pigmentar da retina. Na camada interna do cálice

óptico, shh e a proteína ventroptina, antagonistas da

BMP-4, estimulam a expressão dos fatores de transcrição

Vax-2 e Pax-2 na região ventral. Na parte dorsal, BMP-4

sinaliza a expressão de Tbx-5.

As células que expressam Pax-2 no pedúnculo óptico

providenciam as moléculas-guia para orientar o

crescimento dos axônios da retina que passam pelo nervo

óptico e pelo quiasma óptico e entram no trato óptico

126

contralateral. Depois dos processos neuronais

alcançarem o cérebro, o pedúnculo óptico é denominado

nervo óptico.

A camada de ectoderma de revestimento, depois

da internalização do placoide do cristalino, é refeita

por epibolia e, por indução da vesícula do cristalino,

gera o epitélio da córnea (Figuras 5.36, 5.37 e 5.39).

As células cuboides do ectoderma tornam-se altas pela

aquisição de organelas envolvidas na secreção, como

o complexo de Golgi, e produzem colágenos tipos I, II

e IX. O estroma formado permite a migração de

células da crista neural, provenientes da borda do

cálice óptico. Essas células organizam um epitélio

cuboide, denominado endotélio da córnea. Elas

secretam grandes quantidades de ácido hialurônico

para o estroma, o que serve de substrato para outra

onda de migração de células da crista neural. Essas

células se diferenciarão em fibroblastos.

A expressão de Pax-6 no ectoderma da superfície é

necessária para a indução da córnea.

A migração celular é interrompida com a secreção

de hialuronidase pelas células. Com a remoção do

ácido hialurônico e a consequente perda de água, a

córnea tem sua espessura diminuída. Os fibroblastos

contribuem para a matriz do estroma com fibras

colágenas. A córnea ainda possui a membrana de

Bowman e a membrana de Descemet, que

correspondem à membrana basal do epitélio externo e

do endotélio da córnea, respectivamente.

A transparência da córnea é possibilitada pela

desidratação do estroma. Como visto anteriormente, a

remoção da maior parte da água do estroma ocorre

com a degradação do ácido hialurônico. Outro

mecanismo envolve a tiroxina produzida pela glândula

tireoide em maturação. Esse hormônio age sobre o

endotélio da córnea fazendo-o bombear sódio do

estroma para a câmara anterior do olho. As moléculas

de água acompanham os íons de sódio.

Figura 5.36 - Corte de embrião de galinha, onde é possível

observar a formação da hipófise e dos olhos. Do diencéfalo

(D) projetam-se as vesículas ópticas, agora invaginadas em

cálices ópticos, os quais derivarão a retina (R). A vesícula

do cristalino (C) é proveniente da internalização do

placoide do cristalino, portanto de origem do ectoderma de

revestimento. O ectoderma de revestimento refaz-se e será a

córnea ( ).

Outro evento importante na morfogênese da córnea é

a curvatura acentuada que sofre devido a fatores

mecânicos, como a pressão do líquido intraocular. A

forma convexa permite que a córnea ajuste-se ao

cristalino para conduzir os raios de luz focalizados para a

retina. Irregularidades na curvatura da córnea, como

acontecem no astigmatismo, causam distorções na

imagem visual.

127

Figura 5.37 - Corte da cabeça de um embrião de galinha,

onde são visualizados: um divertículo do teto do diencéfalo,

responsável pela glândula pineal ( ), os olhos em

formação e a invaginação dos placoides nasais (PN).

Figura 5.38 - Corte histológico da medula espinhal, onde

se observam: a substância branca externa; a substância

cinzenta interna, em forma de H, com os cornos dorsais (D)

e ventrais (V), e o canal ependimário. HE.

Figura 5.39 - Na formação do cristalino, as células da

vesícula do cristalino sintetizam e acumulam as proteínas

do cristalino e tornam-se cilíndricas e alongadas (por isso,

são denominadas fibras do cristalino), obliterando o espaço

que havia.

Na borda do cálice óptico, a íris e o corpo ciliar

diferenciam-se. Eles apresentam a camada externa

pigmentada e a camada interna não pigmentada,

contínuas com a camada pigmentar (interna) e a

camada neural (externa) da retina. O estroma da íris é

superficial em relação à camada pigmentada. Ele se

origina da crista neural. A concentração de

melanócitos e de melanina no estroma da íris

determina a cor dos olhos.

A cor azulada na maioria dos recém-nascidos é fruto

da pigmentação intrínseca da camada pigmentar da íris.

A pigmentação definitiva do olho desenvolve-se

gradualmente durante os primeiros seis a 10 meses de

vida pós-natal. Se a melanina ficar restrita ao epitélio da

PN

128

íris, os olhos serão azuis. Se a melanina estiver presente

também no estroma, serão castanhos.

No interior do estroma da íris, estão os primórdios

dos músculos esfíncter pupilar e dilatador da pupila.

Esses músculos são de origem neuroectodérmica e

nascem da camada epitelial anterior da íris. A íris

circunda parcialmente a parte externa do cristalino e,

modificando o diâmetro da pupila, controla a

quantidade de luz que passa por ele e

consequentemente que incide sobre a retina.

As células da camada interna não pigmentada do

corpo ciliar são transportadoras de íons e modificam o

plasma sanguíneo que circula nos capilares do

conjuntivo, secretando-o como humor aquoso na

câmara posterior (entre o cristalino e a íris). O humor

aquoso entra na câmara anterior (entre a íris e a

córnea), passa por uma trama de tecido conjuntivo

frouxo, desemboca no canal de Schelmm e é drenado

para o seio venoso.

O desenvolvimento anormal da drenagem do humor

aquoso durante o período fetal provoca a elevação da

pressão intraocular, o que leva à degeneração das células

ganglionares da retina e à cegueira. O glaucoma

congênito pode resultar de infecções, como a causada

pelo vírus da rubéola.

Abaixo do corpo ciliar está o músculo ciliar,

derivado do mesênquima da borda do cálice óptico. A

sua contração torna o cristalino mais convexo, o que

altera seu poder de refração na acomodação para visão

para perto.

O esboço do olho é envolvido por mesênquima

originado do mesoderma e das células da crista neural.

Ele se diferencia em duas camadas: a coroide, mais

interna, de tecido conjuntivo frouxo, ricamente

vascularizado e com melanócitos, e a esclera, a parte

branca dos olhos, de tecido conjuntivo denso

modelado. A esclera é contínua com a dura-máter.

As pálpebras desenvolvem-se como pregas

ectodérmicas com mesênquima no interior. O

ectoderma interno deriva o epitélio da conjuntiva. O

mesênquima diferencia-se no conjuntivo e nos

músculos. As pálpebras tornam-se aparentes na sétima

semana e unem-se ao final da nona semana (Figuras

5.40 e 5.41). Antes que voltem a se abrir, os cílios e as

glândulas sebáceas formam-se do ectoderma

superficial (Figura 5.42). A reabertura das pálpebras

ocorre do sexto ao sétimo mês.

A reabertura das pálpebras é mediada por BMP.

Figura 5.40 - Embrião humano com oito semanas (54 a 55

dias, estágio Carnegie 22), onde se notam os olhos ainda

abertos, com início da formação das pálpebras.

As glândulas lacrimais são glândulas exócrinas

compostas, que surgem a partir de invaginações do

ectoderma. Elas produzem lágrimas no segundo mês

de vida, por isso o choro sem lágrimas do recém-

nascido.

Orelhas:

Na quarta semana, por indução da notocorda, do

mesoderma paraxial e do rombencéfalo (mais

precisamente da região que será mielencéfalo), ocorre

um espessamento do ectoderma de revestimento nos

placoides óticos. Eles se invaginam para o

129

mesênquima subjacente e terminam por se separar do

ectoderma como vesículas auditivas (vesículas óticas

ou otocistos) (Figuras 5.33 e 5.35). Estas se

diferenciam no labirinto membranoso, composto por:

ductos semicirculares, utrículo, sáculo, ducto e saco

endolinfáticos e ducto coclear. O órgão espiral (ou de

Corti), cujas células pilosas são receptoras dos sons,

diferencia-se da parede do ducto coclear. O

mesênquima é induzido pelas vesículas óticas e

transforma-se em cartilagem e posteriormente em

tecido ósseo, formando o labirinto ósseo, constituído

por: vestíbulo, canais semicirculares e cóclea. O

labirinto membranoso e o labirinto ósseo compõem a

orelha interna.

Figura 5.41 - Feto com três meses, cujas pálpebras estão

fusionadas.

Figura 5.42 - Cílios, sobrancelhas e cabelos já presentes

no feto.

FGF-3 do rombencéfalo induz o ectoderma

superficial a expressar Pax-2. Sinais Wnt acima de um

limiar estimulam a diferenciação das células Pax-2

positivas no placoide ótico, enquanto as células expostas

a uma concentração menor ao limiar derivam a epiderme.

Possivelmente sob a influência do FGF-3, o placoide

ótico invagina-se na vesícula ótica. Esta sofre

padronização dorsoventral através da sinalização Wnt na

região dorsal do tubo neural e de shh de fontes ventrais.

A vesícula ótica alonga-se, formando, sob a influência de

Nkx-5, Dlx-5 e Gbx-2, uma região vestibular (ductos

semicirculares, utrículo e sáculo) dorsal e, sob o controle

de Pax-2 e Sox-3, uma região auditiva (ducto coclear)

ventral. Pax-2 e FGF-3, secretado dos r3 e r6, são

importantes para o estabelecimento do ducto

endolinfático na superfície dorsomedial da vesícula ótica.

BMP-4 do ectoderma da vesícula ótica estimula a

diferenciação do mesênquima ao redor na cartilagem, a

qual sofre ossificação endocondral no labirinto ósseo.

130

Os ossículos da orelha média são provenientes do

primeiro e do segundo arcos branquiais, e as tubas

auditivas e as cavidades timpânicas, do primeiro par

de bolsas faríngeas.

A orelha externa consiste no meato acústico

externo, na camada externa da membrana timpânica e

no pavilhão auditivo. Os meatos acústicos externos

derivam do primeiro par de sulcos branquiais. As

membranas timpânicas diferenciam-se da camada de

ectoderma do primeiro par de sulcos branquiais e de

endoderma do primeiro par de bolsas faríngeas, com

mesoderma interposto. Os pavilhões auditivos

surgem, na sexta semana, da modelagem de seis

tubérculos de mesênquima, revestidos por ectoderma

(três do primeiro arco branquial e três do segundo),

que crescem ao redor do primeiro par de sulcos

branquiais.

A exposição à estreptomicina, à talidomida e ao

ácido salicílico durante o primeiro trimestre pode afetar o

desenvolvimento do meato acústico externo e do

pavilhão auditivo.

Inicialmente as orelhas estão posicionadas em

nível do pescoço, mas, à medida que a mandíbula se

desenvolve, ascendem para o lado da cabeça, na altura

dos olhos (Figura 5.31).

Sistema cardiovascular:

Mesmo em formação, o sistema cardiovascular

permite a circulação sanguínea entre o embrião e os

anexos, suprindo a necessidade de nutrientes e

oxigênio e promovendo a eliminação de catabólitos.

Na terceira semana de desenvolvimento, os vasos

sanguíneos começam a se organizar no mesoderma

extraembrionário do saco vitelino, do córion e do

pedúnculo do embrião e no mesoderma

intraembrionário (exceto o mesoderma precordal e a

notocorda). Eles surgem a partir da confluência de

ilhotas sanguíneas, com células denominadas

hemangioblastos. As células periféricas na ilhota

diferenciam-se nas células endoteliais, e as células

internas, nas hemácias.

No saco vitelino, Indian hegdehog secretado pelo

endoderma extraembrionário estimula o mesoderma

extraembrionário a produzir BMP-4, que desencadeia a

formação das ilhotas sanguíneas.

Os hemangioblastos, sob a influência de Runx-1,

seguem a linhagem hematopoética, enquanto,

respondendo a Hoxa-3, entram na linhagem endotelial.

Podem ainda derivar as células musculares lisas dos

vasos.

Os vasos sanguíneos formam-se por três

mecanismos principais: pela coalescência dos

angioblastos (precursores das células endoteliais) in

situ (ex.: aorta dorsal); pela migração dos angioblastos

de outros sítios (ex.: endocárdio), e pela ramificação

de vasos já existentes (ex.: vasos intersegmentares do

eixo corporal e vasos do sistema nervoso). No tronco

e nas extremidades, o mesoderma local torna-se

associado com o revestimento endotelial para

constituir a parede vascular. Na cabeça e em muitas

áreas do sistema arco aórtico, o mesênquima derivado

da crista neural contribui para o tecido conjuntivo e o

músculo liso do vaso.

Os angioblastos inicialmente são estimulados pelo

fator de crescimento endotelial vascular (VEGF-A de

vascular endothelial growth factor) do mesoderma para

formar os plexos capilares primários. Depois

angiopoietina-I, Tie-2 e a sinalização Notch contribuem

para o brotamento desses vasos. PDGF, TGF-β e

miocardina estão envolvidos na construção da parede

vascular.

Nas primeiras seis semanas, os eritrócitos em

circulação são principalmente derivados do saco

vitelino. Entretanto são células primitivas: grandes e

nucleadas.

A hematopoese intraembrionária inicia, no fim da

quarta semana, em ilhotas no mesoderma lateral

131

esplâncnico associado com a parede ventral da aorta

dorsal (grupos para-aórticos) e logo depois na região

AGM (de aorta/genital ridge/mesonephros –

aorta/crista genital/mesonefro). Células-tronco

hematopoéticas dessa região migram, através do

sangue, para o saco vitelino, a placenta e o fígado,

assim como aquelas do saco vitelino e da placenta vão

para o fígado. Da sexta à oitava semana, o fígado

substitui o saco vitelino como principal fonte de

hemácias. Os eritrócitos do fígado são anucleados,

com uma vida curta (50 a 70 dias) e com hemoglobina

fetal, que tem uma afinidade maior pelo oxigênio do

que a forma adulta.

Genes das famílias Hoxa e Hoxb regulam a

proliferação das células-tronco hematopoéticas, e BMP-

4, Indian hegdehog e Wnt estimulam e mantêm a

atividade dessas células.

No saco vitelino e nos sítios embrionários de

hematopoese, as células endoteliais retêm por um curto

período a capacidade hematopoética. Na região AGM, a

sinalização de óxido nítrico, resultante do estresse

causado pelo fluxo sanguíneo sobre as células

endoteliais, pode induzir sua transformação em células-

tronco hematopoéticas.

No fim do período embrionário, células-tronco

hematopoéticas do fígado colonizam o baço, e, do

terceiro ao quinto mês, esses dois órgãos são os

principais sítios de hematopoese. Mais tarde, o baço

torna-se infiltrado por linfócitos.

O início do desenvolvimento do baço requer a ação

cooperativa de Pod-1, uma proteína hélice-alça-hélice, e

Bapx-1, uma proteína contendo homeobox, atuando

através do fator de transcrição, Pbx-1. Essas substâncias

agem sobre Nkx 2.5 e o oncogene Hox-11. Nkx 2.5 dita a

assimetria do coração também. O baço é reconhecível na

quarta semana, como uma condensação de mesênquima

coberto pelo mesotélio no mesogástrio dorsal, vizinho ao

broto dorsal do pâncreas.

O fígado continua a produzir eritrócitos até o

início do período neonatal, mas sua contribuição

começa a declinar no sexto mês, quando a medula

óssea assume a atividade hematopoética. Essa

mudança é controlada pelo cortisol secretado pelo

córtex da adrenal do feto. Na ausência desse

hormônio, a hematopoese permanece confinada ao

fígado. A medula óssea produz eritrócitos anucleados,

com hemoglobina do tipo adulto.

O coração é gerado a partir de dois tubos

endocárdicos, originados como os vasos, no

mesoderma lateral esplâncnico da região cranial

(Figura 5.43). Esses tubos se fundem com a

aproximação das extremidades dos folhetos

embrionários no dobramento do embrião no plano

transversal. O dobramento no plano longitudinal leva

a área cardiogênica para uma posição ventral ao

intestino anterior.

Figura 5.43 - Embrião com 19 dias, onde é visível a área

cardiogênica situada no mesoderma lateral esplâncnico,

cranial ao tubo neural.

E. Leite e T. Montanari

132

O tubo cardíaco primitivo sofre uma série de

dilatações, sendo identificadas quatro cavidades

cardíacas primitivas: bulbo cardíaco, ventrículo

primitivo, átrio primitivo e seio venoso, no sentido

anteroposterior. O revestimento endotelial do tubo

cardíaco será o endocárdio, e o mesoderma ao redor (a

geleia cardíaca e o manto miocárdio), o tecido

subendocárdio, o miocárdio e o epicárdio (ou folheto

visceral do pericárdio), sendo que esse último é

produzido pela proliferação e migração de células

mesoteliais do seio venoso. O coração primitivo

começa a bater por volta do 22º dia. As contrações

musculares têm origem no próprio músculo cardíaco e

ocorrem em ondas peristálticas do seio venoso para o

bulbo cardíaco.

Parte do coração desenvolve-se do campo cardíaco

primário (crescente cardíaco). Gradiente de ácido

retinoico proveniente do mesoderma posterior faz com

que as células posteriores do crescente cardíaco

diferenciem-se no átrio, enquanto as células anteriores,

não expostas ao ácido retinoico, derivarão o ventrículo

esquerdo. Essas duas câmaras são os componentes mais

primitivos do coração de mamíferos.

O campo cardíaco secundário é estabelecido por

precursores do mesoderma do aparelho branquial.

Células do primeiro par de arcos branquiais tornam-se

incorporadas ao ventrículo direito, e células do segundo

par de arcos branquiais, ao tronco-cone. Essas células

ainda contribuem para o miocárdico do átrio e o

epicárdio.

Vários conjuntos de moléculas, como Mef2, Nkx2,

Gata, Tbx e Hand, guiam a diferenciação do tecido

cardíaco. Eles são regulados diferencialmente por

ativadores específicos para os campos cardíacos primário

ou secundário. Hand-1 é expressa em células derivadas

do campo cardíaco primário, e Hand-2, no secundário.

Do bulbo cardíaco, perfurando o pericárdio, sai o

tronco-cone, o qual se dilata no saco aórtico, de onde

se originam um par de aortas ventrais primitivas, que

se ramificam nos arcos aórticos no interior dos arcos

branquiais. Nos vertebrados com guelras, as artérias

dos arcos aórticos ramificam-se em um leito capilar,

onde o sangue é oxigenado. Nos embriões de

mamíferos, os arcos aórticos permanecem como vasos

contínuos, ocorrendo a troca de gases na placenta. O

sangue dos arcos aórticos deságua em um par de

aortas dorsais.

As aortas ventrais e as aortas dorsais formam-se

contínuas aos tubos endocárdicos, sendo que as

primeiras estão posicionadas ventralmente ao intestino

anterior e as segundas, dorsalmente. Na quarta

semana, as aortas dorsais fusionam-se em um vaso

único na região posterior ao aparelho branquial, entre

a quarta vértebra torácica e a quarta vértebra lombar.

As aortas dorsais ramificam-se nas artérias

intersegmentares, que penetram entre os somitos e

irrigam os seus derivados e o tubo neural, ou seja, a

parede corporal, os músculos do tronco, a coluna

vertebral, a medula espinhal e os membros. As aortas

dorsais também distribuem o sangue para o saco

vitelino, através das artérias vitelinas, e para a

placenta pelas artérias umbilicais.

O sangue da cabeça e do tronco retorna ao coração

através de um par de veias cardinais anteriores e de

um par de veias cardinais posteriores. A união dessas

veias resulta nas veias cardinais comuns (antigamente

denominadas ductos de Cuvier), que desembocam no

seio venoso. Este recebe também sangue do saco

vitelino pelas veias vitelinas e sangue oxigenado da

placenta por intermédio das veias umbilicais.

Devido ao crescimento diferencial das suas

paredes, o tubo cardíaco dobra-se. Ocorre um

aprofundamento do sulco bulboventricular esquerdo e

do sulco atrioventricular direito, fazendo com que o

bulbo cardíaco se posicione à direita e o ventrículo

primitivo, à esquerda. O átrio eleva-se em direção

dorsocranial, trazendo consigo o seio venoso (Figuras

5.33 e 5.44). O bulbo cardíaco e o ventrículo primitivo

ficarão um ao lado do outro, em posição ventral ao

átrio.

O bulbo cardíaco será o ventrículo direito, e o

ventrículo primitivo, o ventrículo esquerdo. O átrio

primitivo, expandido lateralmente, contornará a

porção superior do bulbo cardíaco e o tronco-cone, e

derivará os átrios direito e esquerdo. O seio venoso

desloca-se para a direita e sofre atrofia do seu lado

esquerdo.

133

Figura 5.44 - Porção cranial do embrião de galinha in toto,

onde, além das vesículas encefálicas e ópticas, vê-se o

coração iniciando a sua formação a partir do tubo cardíaco:

B – bulbo cardíaco; V – ventrículo primitivo; A – átrio

primitivo, e SV – seio venoso.

O corno esquerdo do seio venoso originará o seio

coronário, e o corno direito tornar-se-á o sinus

venarum, a parte lisa da parede do átrio direito (o

restante da parede tem aparência trabeculada), no qual

se abrem as veias cavas superior e inferior e o seio

coronário. O marcapasso (um agregado de células que

dá início à onda excitatória) situado no seio venoso

passa a se localizar no átrio direito e corresponde ao

nó sinoatrial. Um pouco mais tarde, o restante do

sistema condutor, como o nó atrioventricular e o feixe

atrioventricular, será diferenciado.

Na quarta semana, devido à proliferação das

células mesenquimais, surgem espessamentos do

canal atrioventricular: os coxins endocárdicos

atrioventriculares. Eles servem como valvas

primitivas que auxiliam na propulsão do sangue. Na

quinta semana, esses coxins se fusionam, formando o

septo intermédio.

Do teto do átrio primitivo, cresce uma fina

membrana, o septum primum, em direção ao septo

intermédio. O espaço entre o septum primum e o septo

intermédio é o ostium primum. Antes que esse espaço

seja obliterado, apoptose de células na parte dorsal do

septum primum resulta no ostium secundum. Na sexta

semana, surge, à direita do septum primum, uma

membrana muscular, o septum secundum. Ele

ultrapassa a localização do ostium secundum, mas,

próximo ao septo intermédio, cessa o seu crescimento.

Essa abertura é conhecida como forame oval. O

forame oval e o ostium secundum permitem a

passagem do sangue do átrio direito para o átrio

esquerdo durante a vida intrauterina. O refluxo do

sangue é impedido pela aposição do septum primum

ao septum secundum.

Do assoalho do ventrículo, no limite com o bulbo

cardíaco, cresce o septo interventricular ao encontro

do septo intermédio, separando o bulbo cardíaco

(ventrículo direito) do ventrículo primitivo (ventrículo

esquerdo).

No tronco-cone, duas cristas derivadas do

mesênquima da crista neural projetam-se para a luz

em espiral e fusionam-se entre si e com o septo

intermédio, separando o tronco pulmonar, que se abre

no ventrículo direito, e o tronco aórtico, que é

contínuo ao ventrículo esquerdo. A septação em

espiral do tronco-cone explica o arranjo contorcido da

artéria pulmonar e da aorta.

Entre a sexta e a oitava semana, há mudanças na

disposição primitiva dos arcos aórticos, levando à

estrutura arterial adulta (Quadro 5.2).

134

Na oitava semana, as veias cardinais anteriores

conectam-se por uma anastomose que desvia o sangue

da veia cardinal anterior esquerda para a direita. Esse

vaso anastomótico se torna a veia branquiocefálica

esquerda quando a porção caudal da veia cardinal

anterior esquerda se degenera. A veia cardinal comum

esquerda fará parte do seio coronário. A veia cardinal

anterior direita e a veia cardinal comum transformar-

se-ão na veia cava superior, que, assim como o seio

coronário, desembocará no átrio direito. As veias

cardinais anteriores também se diferenciam nas veias

jugulares internas. As veias cardinais posteriores

contribuem para a formação da veia cava inferior e

originarão a maioria das veias das cavidades torácica e

abdominal.

As veias vitelinas, provenientes do saco vitelino,

entram pelo pedúnculo do embrião e ascendem

ventrolateralmente ao intestino anterior até o seio

venoso. Com a organização do fígado, os sinusoides

confluem para as veias vitelinas esquerda e direita.

Quando da regressão do corno esquerdo do seio

venoso e da porção proximal da veia vitelina

esquerda, o sangue do lado esquerdo do fígado é

canalizado para a veia vitelina direita, que deriva as

veias hepáticas e, da sua porção cranial, origina parte

da veia cava inferior. A veia vitelina direita também

gera a veia mesentérica superior, a qual drena o

sangue das alças intestinais. O segmento da veia

vitelina esquerda que persiste dá a veia-porta.

As veias umbilicais, que trazem o sangue

oxigenado da placenta, entram no embrião pelo

pedúnculo (cordão umbilical) e, no seu trajeto para o

coração, passam ao lado do fígado, estabelecendo

conexões com os sinusoides hepáticos. A veia

umbilical direita e o segmento proximal da veia

umbilical esquerda degeneram, e é o restante da veia

umbilical esquerda que leva sangue da placenta para o

fígado. Cria-se uma comunicação entre a veia

umbilical esquerda e a veia cava inferior: o ducto

venoso, o qual permite que o sangue atravesse o

fígado sem passar pelos sinusoides.

No feto, ao atingir o fígado, cerca da metade do

sangue oxigenado vindo da placenta é drenada pelo

ducto venoso à veia cava inferior, entrando

rapidamente ao átrio direito. O resto do sangue corre

pelos sinusoides hepáticos e, através das veias

hepáticas, desemboca na veia cava inferior. Para essa

veia também conflui o sangue não oxigenado dos

membros inferiores, do abdômen e da pelve.

O átrio direito recebe o sangue da veia cava

inferior, da veia cava superior e da coronária. Do átrio

direito, o sangue passa para o átrio esquerdo ou para o

ventrículo direito. Por causa da orientação das

válvulas dessas veias e da pressão sanguínea, o sangue

que entra no átrio direito da veia cava inferior passa

pelo desvio interatrial para o átrio esquerdo, enquanto

o sangue da veia cava superior e do seio coronário

passa pela válvula tricúspide para o ventrículo direito.

No átrio esquerdo, o sangue é misturado com uma

pequena quantidade de sangue não oxigenado

proveniente das veias pulmonares e vai para o

ventrículo esquerdo e daí para a aorta (porção

ascendente). Apesar da mistura com sangue venoso,

as artérias que suprem a metade superior do corpo

possuem sangue bem oxigenado.

Do ventrículo direito o sangue sai do coração via

tronco pulmonar. Como os pulmões ainda se

encontram colapsados, o volume e o fluxo sanguíneos

são baixos. A pressão na artéria pulmonar é alta, e a

maior parte do sangue contido nessa artéria é

desviada, por intermédio do ducto arterioso, para a

aorta (descendente), indo irrigar a parte inferior do

corpo e retornando para a placenta, através das

artérias umbilicais, para a oxigenação.

Durante as contrações uterinas, o ducto venoso

fecha-se, e o sangue passa pelos sinusoides hepáticos,

dispersando o seu fluxo, o que evita sobrecarga ao

coração fetal. Logo após o nascimento, a musculatura

lisa das artérias umbilicais contrai-se, e o fluxo

sanguíneo do feto em direção à placenta é impedido.

A interrupção da circulação placentária provoca uma

queda na pressão sanguínea da veia cava inferior e

uma redução no volume de sangue que entra no átrio

direito e consequentemente no átrio esquerdo.

Com o início da respiração pulmonar e o aumento

de seu leito vascular, decai a pressão nas artérias

pulmonares, bem como no átrio e no ventrículo

direitos. O sangue das artérias pulmonares é

direcionado aos pulmões e não mais ao ducto

135

arterioso, que agora se encontra obliterado. O átrio

esquerdo recebe o sangue proveniente dos pulmões

pelas veias pulmonares, aumentando a pressão nessa

cavidade, o que faz com que o septum primum seja

empurrado contra o septum secundum, resultando no

fechamento entre os átrios. A justaposição desses

septos leva à sua fusão no período de cerca de um ano.

Um ostium secundum aumentado e a hipoplasia do

septum secundum são defeitos comuns que provocam a

persistência da comunicação interatrial. Sintomas como

hipertensão pulmonar podem aparecer após os 30 anos.

Sistema respiratório:

O nariz é formado pelo processo frontonasal e

pelos processos nasais laterais e medianos. O processo

frontonasal origina parte do dorso (a raiz) do nariz, e

os processos nasais laterais derivam as asas do nariz.

O restante do dorso e a ponta do nariz e ainda o septo

nasal resultam da fusão das proeminências nasais

medianas (Figuras 5.27 a 5.29).

O epitélio olfatório diferencia-se dos placoides

nasais, espessamentos do ectoderma oriundo da borda

neural anterior, presentes no processo frontonasal. Os

placoides invaginam-se, constituindo as cavidades

nasais (Figuras 5.27 e 5.37). Alguns dos sinusoides

aéreos paranasais surgem na vida fetal, enquanto

outros não aparecem até o nascimento.

Inicialmente a cavidade nasal e a cavidade oral

estão em comunicação, mas, na sexta semana, começa

a separação com o estabelecimento do palato a partir

do processo palatino mediano e dos processos

palatinos laterais.

Na quarta semana, há uma evaginação do

endoderma na extremidade caudal da faringe

(posterior ao quarto par de arcos branquiais) para o

mesoderma lateral esplâncnico subjacente, formando

o tubo laringotraqueal (ou divertículo respiratório).

Ele se aprofunda caudalmente, em posição ventral ao

intestino primitivo e dará surgimento à laringe, à

traqueia e, ao se ramificar, à árvore brônquica. O

endoderma diferencia-se no epitélio de revestimento e

nas glândulas, e o mesoderma lateral esplâncnico

origina o tecido conjuntivo (inclusive a cartilagem), a

musculatura lisa e os capilares do sistema respiratório

(Figuras 5.45 e 5.46).

Durante a quarta e a quinta semanas, a

proliferação do mesênquima do quarto e do sexto

pares de arcos branquiais ao redor do sulco

laringotraqueal converte-o na glote, com a epiglote

posicionada cranialmente e as proeminências

aritenoides, lateralmente. O mesênquima que envolve

o orifício da laringe, proveniente desses arcos

branquiais, diferencia-se nas cartilagens tireoide,

cricoide e aritenoides. Similar ao esôfago, a laringe

sofre uma oclusão temporária, sendo recanalizada da

nona à 10ª semana, quando um par de dobras laterais e

recessos formam a base estrutural para as cordas

vocais e os ventrículos da laringe.

A indução do sistema respiratório é mediada pela

sinalização Wnt e pelo FGF-10 do mesoderma. Esse

fator de crescimento é produzido em resposta à ação do

ácido retinoico e de Tbx-4 e Tbx-5. A parede ventral do

intestino anterior, na região do futuro trato respiratório,

expressa o fator de transcrição Nkx 2.1, enquanto a

parede dorsal é caracterizada pela expressão de Sox-2.

Nkx 2.1 e FGF-10 promovem a proliferação epitelial do

divertículo respiratório. Sob a influência de Wnt, cristas

mesodérmicas projetam-se e fusionam-se em uma

direção posteroanterior, criando um septo que separa o

divertículo do intestino primitivo.

O mesoderma vizinho ao endoderma controla a

ramificação do primórdio, sendo que o mesoderma ao

redor da futura traqueia a impede e aquele dos brotos

pulmonares a induz. A dicotomização inicia com a

inibição da proliferação do divertículo pela BMP-4,

secretada pelas células epiteliais do ápice. Shh do

epitélio estimula a proliferação das células mesenquimais

vizinhas, as quais secretam TGF-β1, que inibe a

produção de FGF-10 e promove a síntese de moléculas

da matriz extracelular, como a fibronectina e os

colágenos dos tipos I, III e IV, estabilizando o ápice do

divertículo. No mesênquima lateral ao antigo ápice, as

concentrações de shh e TGF-β1 são reduzidas, e FGF-10

é secretado, criando dois novos centros estimuladores da

proliferação das células epiteliais. Assim, há a

ramificação sucessiva do divertículo.

136

Figura 5.45 - O sistema respiratório surge a partir de uma evaginação da extremidade caudal da faringe, o divertículo

respiratório (ou tubo laringotraqueal). Ele se aprofunda e se ramifica, originando a traqueia, os brônquios e os bronquíolos.

O endoderma diferencia-se no epitélio, e o mesoderma lateral esplâncnico, no tecido conjuntivo (inclusive na cartilagem

hialina) e no músculo liso do trato respiratório. Baseado em Moore, 1984. p.140-3.

Figura 5.46 - Corte de embrião de galinha, onde se visualiza a bifurcação do tubo laringotraqueal (TL). Notar a sua

proximidade com o intestino primitivo anterior ( ).

TL

137

A diferenciação do endoderma no epitélio

respiratório está associada à expressão de vários fatores

de transcrição, incluindo o fator de transcrição

tireoidiano e Foxa-2; a receptores de ácido retinoico, e a

genes contendo domínio homeobox. Os genes Hox estão

envolvidos na especificação regional do trato

respiratório. Um gradiente de sinalização Wnt e de

BMP-4, que é mais alto nos ramos distais, evita que as

células posicionadas distalmente formem fenótipos dos

ramos maiores, proximais. A proteína epimorfina,

localizada no mesênquima, permite a polaridade e o

arranjo celular adequado das células epiteliais, sendo,

portanto, importante na finalização da árvore brônquica.

A formação do músculo liso a partir do mesoderma

lateral esplâncnico depende dos sinais de shh e BMP-4

dos brotos epiteliais distais. FGF-9 secretado pela pleura

ajuda a controlar a proliferação e a diferenciação dos

precursores das células musculares lisas.

Devido à proximidade do tubo laringotraqueal e do

intestino primitivo, erroneamente pode ocorrer uma

comunicação entre a traqueia e o esôfago: fístula

traqueoesofágica. Sua incidência é de 1/2.500

nascimentos, sendo mais comum no sexo masculino.

A perda da sinalização Wnt, levando à supressão de

Nkx 2.1 ventralmente, e a atividade Sox-2 reduzida na

parede dorsal do intestino anterior são relacionadas à

ocorrência de fístulas traqueoesofágicas.

Com dois meses, o feto começa a executar

movimentos respiratórios. Períodos de respiração

rápida são alternados com paradas da respiração

(apneia). Esses movimentos preparam os músculos

respiratórios e estimulam o desenvolvimento dos

pulmões.

No sexto mês, os pulmões apresentam alvéolos de

epitélio simples cúbico. Os pneumócitos do tipo II (ou

células septais) formam-se primeiro no revestimento

alveolar. Eles produzem surfactante pulmonar, uma

lipoproteína que diminui a tensão superficial dos

alvéolos, facilitando a sua expansão na inspiração e

evitando que colapsem na expiração. Depois da

proliferação, alguns pneumócitos do tipo II tornam-se

pavimentosos e perdem a função secretora, sofrendo

diferenciação terminal em pneumócitos do tipo I.

Estes pneumócitos também podem ser gerados de

células precursoras no revestimento alveolar.

Até os oito anos, o epitélio alveolar adquire a

forma pavimentosa e os septos interalveolares tornam-

se mais finos, favorecendo as trocas gasosas entre a

luz do alvéolo e os capilares sanguíneos localizados

no tecido conjuntivo do septo interalveolar.

Os estágios do desenvolvimento dos pulmões são

resumidos no Quadro 5.3.

Quadro 5.3 - Estágios do desenvolvimento dos pulmões:

- estágio embrionário (da quarta à sétima semana): abrange o surgimento do divertículo respiratório até os

segmentos broncopulmonares;

- estágio pseudoglandular (da oitava à 16ª semana): sua denominação deve-se à aparência de glândula do pulmão

nesse período; há o crescimento dos ductos nos segmentos broncopulmonares;

- estágio canalicular (17ª à 26ª semana): ocorre a formação dos bronquíolos respiratórios e o aumento da

vascularização;

- estágio de saco terminal (26ª semana ao nascimento): os sacos alveolares organizam-se nas extremidades dos

bronquíolos respiratórios, e o epitélio dos alvéolos diferencia-se nos pneumócitos do tipo I e nos pneumócitos do

tipo II;

- estágio pós-natal (do nascimento até os oito anos): há inicialmente um aumento de tecido conjuntivo entre os

sacos alveolares, mas depois há uma diminuição, favorecendo as trocas gasosas.

138

Os recém-nascidos prematuros, com menos de sete

meses, não sobrevivem sem a administração exógena de

surfactante. Ao nascerem, como não possuem

quantidades suficientes dessa lipoproteína, apresentam

dificuldade em respirar, exibindo um quadro definido

como síndrome da angústia respiratória. O esforço na

expansão dos alvéolos pode lesioná-los, produzindo a

doença da membrana hialina.

O folheto visceral da pleura pulmonar é oriundo

do mesoderma lateral esplâncnico, e o folheto parietal,

do mesoderma lateral somático.

Ao nascimento, metade do volume dos pulmões é

preenchida pelo líquido amniótico. Ele é removido

pela boca e pelo nariz, quando o tórax é pressionado

durante o parto, e pela rede capilar sanguínea e

linfática.

O diafragma, que separa a cavidade torácica da

abdominal, é constituído pelo septo transverso, pelo

mesentério do esôfago, pelas pregas pleuroperitoneais

e pelo mesênquima da parede dorsal. O septo

transverso projeta-se da parede ventral como uma

prateleira semicircular e funde-se com a face ventral

do mesentério esofágico, separando o coração do

fígado. As pregas pleuroperitoneais crescem

dorsolateralmente para o mesentério esofágico e para

o septo transverso. O mesênquima da parede corporal

forma as bordas dorsolaterais do diafragma,

subjacente às extremidades caudais dos pulmões. A

musculatura do diafragma é originada de precursores

provenientes dos somitos occipitais.

Sistema digestório:

No fechamento do embrião em disco para um

tubo, as extremidades do endoderma aproximam-se e

incorporam a parte dorsal da vesícula vitelina,

formando o intestino primitivo.

Ainda em virtude do dobramento do embrião, a

membrana bucofaríngea e a membrana cloacal ficam

posicionadas, separando, respectivamente, o

estomodeu (cavidade oral primitiva) e o proctodeu do

intestino primitivo. Eles são revestidos por ectoderma,

que é responsável pelo epitélio da cavidade oral, das

glândulas salivares parótidas e do terço inferior do

canal anal.

Como descrito na formação da cabeça e do

pescoço, a língua desenvolve-se a partir do endoderma

e do mesênquima dos arcos branquiais.

O intestino primitivo é dividido em: anterior,

médio e posterior. O intestino anterior origina a

faringe, o esôfago, o estômago, a primeira porção do

intestino delgado (o duodeno), o pâncreas, o fígado e

a vesícula biliar. O intestino médio deriva o resto do

intestino delgado (o jejuno e o íleo) e parte do

intestino grosso (ceco, apêndice, cólon ascendente e

metade ou 2/3 do cólon transverso). O intestino

posterior forma a última porção do intestino grosso

(metade ou o terço distal do cólon transverso, cólon

descendente, sigmoide, reto e a porção superior do

canal anal).

A regionalização do intestino primitivo é regulada

pela sinalização Wnt, pela influência de FGFs, pela

expressão dos genes Hox e pelo shh. O intestino anterior

é determinado pela supressão dos sinais Wnt e expressa

os fatores de transcrição Sox-2, Hhex e Foxa-2. A

sinalização Wnt-5a atua no endoderma do intestino

médio, e este expressa Pdx-1 e Cdx-2. A ação de Wnt e

FGF-4 especifica o intestino posterior através da

expressão de Cdx-2. Esse fator de transcrição é

importante para a expressão ordenada dos genes Hox,

que padroniza o trato digestório. Shh é expresso no

endoderma, no limite entre os intestinos anterior e médio

(ainda aberto) e entre este e o intestino posterior. No

limite posterior, o shh é seguido pela expressão de BMP-

4, que é acompanhada por um gradiente anteroposterior

de expressão dos genes Hox9 a 13 no mesoderma.

O endoderma do intestino primitivo origina o

epitélio de revestimento do trato digestório (da faringe

aos 2/3 superiores do canal anal) e dos seus anexos

(glândulas sublinguais e submandibulares, fígado,

vesícula biliar e pâncreas). O mesoderma lateral

esplâncnico deriva o tecido conjuntivo, o músculo liso

139

e o revestimento epitelial do peritônio visceral. O

mesoderma lateral somático é responsável pelo

peritônio parietal e pela derme do abdômen.

O endoderma prolifera bastante, e a luz é obliterada,

sendo posteriormente canalizada por apoptose. Erros

nesse processo resultam em: atresia esofágica, quando o

esôfago termina em fundo cego (a ocorrência dessa

anomalia geralmente está associada com a de fístula

traqueoesofágica); estenose esofágica, quando há o

estreitamento da luz, e atresia ou estenose duodenal.

O músculo estriado das porções inicial e mediana

do esôfago é proveniente do mesoderma paraxial,

enquanto o músculo liso dos segmentos mediano e

distal deriva do mesoderma lateral esplâncnico. A

musculatura esofágica é inervada pelo nervo vago.

O estômago é resultado de uma dilatação da

região caudal do intestino anterior. Inicialmente a

dilatação é uniforme, e o órgão, na quinta semana, tem

um aspecto fusiforme. Entretanto um crescimento

mais rápido da parede dorsal do que da ventral

provoca a grande curvatura. Ele sofre rotação de 90º

no sentido horário e uma inclinação, ficando

praticamente transversal ao eixo longitudinal do

corpo, com a parede convexa dorsal posicionada no

lado esquerdo do corpo e a parede côncava ventral no

lado direito.

O estômago está conectado à parede corporal

dorsal pelo mesentério dorsal (mesogástrio dorsal) e à

parede ventral pelo mesentério ventral. No

mesogástrio dorsal, desenvolvem-se o baço e a cauda

do pâncreas, e, no mesentério ventral, o fígado. Com a

rotação do estômago, o mesogástrio dorsal forma uma

estrutura em saco, a bolsa omental. Parte do

mesogástrio dorsal, o grande omento, pende ao lado

do cólon transverso e de porções do intestino delgado

como uma aba dupla de tecido adiposo. Os dois lados

do grande omento fusionam-se e obliteram a bolsa

omental. O mesentério ventral entre o fígado e o

estômago é o omento menor.

No segundo mês, a mucosa gástrica apresenta

dobras e fossetas gástricas. Os tipos celulares

diferenciam-se no período fetal, e a secreção de ácido

clorídrico inicia pouco antes do nascimento.

O estômago é especificado pela ação dos fatores de

transcrição Hoxa-5 e Barx-1, os quais inibem a

sinalização Wnt. Um gradiente posteroanterior de FGF-

10, produzido no mesoderma, promove a diferenciação

das glândulas gástricas. A formação do esfíncter pilórico

é dirigida pelos fatores de transcrição Sox-9 e Nkx 2.5,

cuja expressão no mesoderma é estimulada por sinais

BMP-4, e por genes Hox.

Brotamentos do endoderma da porção caudal do

intestino anterior originam o fígado, a vesícula biliar e

o pâncreas. O mesoderma lateral esplâncnico ao redor

é responsável pelo tecido conjuntivo desses órgãos.

A sinalização TGF-β restringe a especificação do

endoderma do intestino anterior para permitir que o

endoderma pré-hepático e pré-pancreático seja receptivo

aos sinais indutores. Durante o fechamento do embrião,

quando a região cranial dobra-se, criando o intestino

anterior, o endoderma ventral deste é aposto ao

mesoderma cardíaco e ao mesoderma do septo

transverso. Altos níveis de FGF secretados pelo

mesoderma cardíaco, BMP-4 do mesoderma do septo

transverso e ácido retinoico induzem a formação do

fígado.

Graças à atividade do gene homeobox Hhex, o

epitélio derivado do endoderma torna-se

pseudoestratificado, com os núcleos interfásicos na

posição basal e as figuras mitóticas na posição apical.

Através dos fatores de transcrição Hhex, Prox-1 e Tbx-3,

as células perdem a E-caderina, degradam a lâmina basal

com metaloproteinases da matriz (MMPs) e migram para

o mesoderma lateral esplâncnico do septo transverso,

formando cordões hepáticos. O mesoderma fomenta a

proliferação desses cordões pelo fator de crescimento

hepático (HGF), que se liga ao receptor c-met, localizado

na superfície das células dos cordões hepáticos, os

hepatoblastos. Guiados pelos fatores de transcrição fator

nuclear hepático-4 (HNF-4) e FoxA, alguns

hepatoblastos diferenciam-se em hepatócitos. Outros,

sob a influência de TGF-β e Notch, arranjam-se em uma

única camada de células ao redor dos ramos da veia porta

e diferenciar-se-ão nos ductos biliares.

140

O fígado desenvolve-se bastante devido à

produção de células do sangue a partir da sexta

semana (Figura 5.47). A função hematopoética

declina no sexto mês quando é assumida pela medula

óssea. No terceiro mês, os hepatócitos começam a

produzir bile, que é drenada para a vesícula biliar,

onde é armazenada, e posteriormente é liberada para o

intestino delgado. À medida que o período fetal

progride, o fígado é ativo em armazenar glicogênio e

na síntese de ureia a partir dos metabólitos

nitrogenados.

Figura 5.47 - Fotomicrografia de fígado de feto de

camundongo, realizando hematopoese (M –

megacarioblasto).

O pâncreas é formado da fusão de dois brotos: o

dorsal (maior) e o ventral (menor). O broto dorsal

cresce diretamente do intestino anterior, e o ventral,

do divertículo hepático, embora de uma população de

células endodérmicas diferente daquela precursora do

fígado e da vesícula biliar. Quando o duodeno rota

para a direita e forma uma alça, o broto ventral

fusiona-se com o broto dorsal.

O endoderma dos brotos pancreáticos estabelece

uma rede de túbulos. Agregados celulares nas

extremidades dos túbulos desenvolvem-se na porção

glandular acinosa serosa, produtora de enzimas

digestivas. Os túbulos diferenciam-se nos ductos, que

conduzem as enzimas para o duodeno. As ilhotas de

Langerhans surgem do desprendimento de células dos

túbulos para os espaços entre os ácinos. Essas

glândulas endócrinas cordonais secretam insulina e

glucagon no quinto mês de gestação.

Caudal ao endoderma hepático, há uma região

precursora do pâncreas e da vesícula biliar. Expressando

Sox-17 e Pdx-1, as células são bipotentes. Algumas

dessas células cessam a expressão de Sox-17, mas, ao

continuar a expressão de Pdx-1, derivam o pâncreas

ventral. Outras perdem a expressão de Pdx-1 e

continuam a expressão de Sox-7 e tornam-se o ducto

cístico e a vesícula biliar.

O pâncreas ventral desenvolve-se em decorrência da

exposição a um baixo nível de FGF, já que movimentos

do endoderma levam essas células para longe do

mesoderma cardíaco. O seu desenvolvimento depende da

atividade do fator de transcrição Ptf-1a. Para o pâncreas

dorsal se desenvolver, shh produzido localmente deve ser

inativado pela ativina e pelo FGF da notocorda. Ácido

retinoico do mesoderma paraxial é necessário para a sua

indução. Durante os estágios iniciais do broto

pancreático dorsal, as células progenitoras pancreáticas

expressam os fatores de transcrição Pdx-1 e Hoxb-9.

A ação de folistatina e FGFs do mesoderma, em

combinação com a ativação do sistema receptor Notch,

resulta na diferenciação dos precursores pancreáticos em

células acinosas. Em uma via que não envolve a ativação

do sistema Notch, mas com sinais provenientes da

vascularização local, as células precursoras tornam-se

células do ducto ou células endócrinas. As células

progenitoras endócrinas expressam o fator de transcrição

neurogenina-3 e Isl-1. Dois tipos de células precursoras

são derivados: as células caracterizadas pela expressão

de Pax-6 e Nkx 2.2 originam células ∞, produtoras de

glucagon, e células γ, produtoras do polipeptídeo

pancreático, e as células que expressam Pax-4 e Nkx 2.2

diferenciam-se nas células β, secretoras de insulina, e nas

células δ, secretoras de somatostatina.

Raramente, a fusão incorreta dos brotos pancreáticos

ou um broto ventral bífido pode circundar o duodeno de

ambos os lados, o que é denominado pâncreas anular.

Estudos em camundongos sugerem que a sinalização de

shh reduzida no local pode levar ao crescimento

demasiado de tecido do broto ventral.

M

141

Como a cavidade abdominal ainda é pequena e é

ocupada pelo fígado aumentado, à medida que a alça

intestinal se expande, ela é projetada para dentro do

cordão umbilical (hérnia umbilical fisiológica). Ainda

no interior do cordão umbilical, a alça sofre rotação de

90º no sentido anti-horário (a rotação tem como eixo a

artéria mesentérica superior). Em consequência, a

parte cranial da alça do intestino médio (a que

desenvolve o intestino delgado) é voltada para a

direita, enquanto o segmento caudal (intestino grosso)

se estabelece para a esquerda. No terceiro mês, devido

à diminuição do fígado e ao aumento da cavidade

abdominal, as alças intestinais retornam ao abdômen.

O não retorno das alças intestinais de modo a

permanecerem no cordão umbilical configura a

onfalocele. O saco herniado é revestido pelo âmnio e

pelo peritônio. Essa malformação pode ser decorrente de

uma cavidade abdominal hipoplásica e/ou de defeitos da

musculatura abdominal. A sua incidência é de 1/3.500

nascimentos, mas metade dos casos é de natimortos.

Quando os intestinos retornam normalmente à

cavidade abdominal, mas sofrem herniação no período

pré-natal ou pós-natal, tem-se a hérnia umbilical. A alça

intestinal herniada é recoberta pela pele. A protrusão

ocorre porque a musculatura da parede ventral, a

musculatura reto-abdominal, não fecha o anel umbilical.

Na gastrosquise, as vísceras ficam expostas pela não

formação apropriada da parede abdominal, devido a um

fechamento incompleto das pregas laterais do embrião na

quarta semana. Ocorre em 1/10.000 nascimentos.

O intestino delgado (formado pelo ramo cranial)

retorna primeiro e ocupa a parte central do abdômen.

Quando o segmento do intestino grosso se internaliza,

sofre mais uma rotação de 180º no sentido anti-

horário, situando o ceco à direita na cavidade

abdominal, em posição subepática. O ceco cresce para

baixo, enquanto o cólon se alonga e resulta no cólon

ascendente. O intestino delgado, que antes era uma

linha contínua com o intestino grosso, agora

desemboca nele quase em ângulo reto. Um divertículo

do ceco, o apêndice cecal, é formado. Parte do cólon

transverso diferencia-se do intestino médio, e o

restante, do intestino posterior, que também origina o

cólon descendente e o sigmoide.

O crescimento em extensão do intestino delgado

resulta em grande parte do efeito do FGF-9 produzido

pelo epitélio, que estimula a proliferação dos fibroblastos

no tecido conjuntivo. O desenvolvimento do ceco

depende da interação entre FGF-9 do epitélio e FGF-10

do mesoderma subjacente.

A porção terminal do intestino posterior, a cloaca,

é inicialmente comum aos sistemas urinário e

digestório. Um septo de tecido conjuntivo, o septo

urorretal, separa a cloaca em duas regiões: o seio

urogenital (ventralmente) e o canal anorretal, ou seja,

o reto e 2/3 superiores do canal anal (dorsalmente).

Ao alcançar a membrana cloacal, o septo urorretal

divide-a em membrana urogenital e membrana anal. A

área de fusão do septo urorretal com a membrana

cloacal constitui o tendão do períneo (ou corpo

perineal).

As membranas bucofaríngea e cloacal consistem

somente de ectoderma e endoderma. A ausência de

vascularização, por não haver mesoderma interposto,

leva à degeneração dessas membranas e, por

conseguinte, à comunicação do tubo digestório com o

exterior. A membrana bucofaríngea rompe-se na

quarta semana, e a membrana cloacal, na oitava

semana. Com a ruptura da membrana cloacal, é

adicionado ao líquido amniótico o mecônio, um

material esverdeado, composto de células descamadas

da pele e do intestino, de bile e de substâncias

engolidas junto com o fluido amniótico.

Ânus imperfurado ocorre em 1/4.000 a 5.000

nascimentos. O orifício anal pode ser ausente devido a

não perfuração da membrana cloacal pela invasão de

mesoderma e, em consequência, pela presença de

vascularização. Pode ainda resultar de um

desenvolvimento anormal do septo urorretal que

ocasionaria a separação incorreta da cloaca em suas

regiões urogenital e anorretal.

142

Sistema urinário:

O mesoderma intermediário origina acúmulos

segmentados, que se canalizam, formando os túbulos

nefrogênicos (Figura 5.23). À medida que se

estabelecem os túbulos mais caudais, os mais craniais

vão degenerando. Surgem três sistemas renais

sucessivos, com sobreposição cronológica: o pronefro

(no início da quarta semana), o mesonefro (no fim da

quarta semana) e o metanefro (na quinta semana).

A organização desses três sistemas renais é um

exemplo de recapitulação evolutiva. O pronefro é o

rim das larvas de anfíbios, dos peixes ciclóstomos e de

alguns teleósteos. O mesonefro é o rim dos anfíbios e

da maioria dos peixes. Ele também é funcional

durante a maior parte do desenvolvimento

embrionário nas aves e nos répteis. O metanefro é o

rim definitivo dos répteis, das aves e dos mamíferos.

O pronefro está situado na região cervical e é

constituído por alguns aglomerados celulares e

túbulos, que confluem em um par de ductos. Estes

correm longitudinalmente no embrião, em direção à

cloaca (Figura 5.48). O pronefro logo degenera, mas a

maior parte dos ductos é utilizada pelo mesonefro.

Figura 5.48 - Representação do pronefro: da aorta dorsal

(A) projeta-se um ramo vascular, onde o sangue é filtrado.

Esse filtrado vai para o celoma e daí para o túbulo

pronéfrico (T) e para o ducto pronéfrico (D), o qual corre

longitudinalmente no embrião e desemboca na cloaca.

Ácido retinoico promove a expressão de Hox 4-11

no mesoderma intermediário, o qual responde com a

síntese dos fatores de transcrição Pax-2 e Pax-8. Estes

induzem a expressão de Lim-1 (Lhx-1), responsável pela

agregação das células mesenquimais dos ductos

pronéfricos.

O mesonefro está localizado em posição posterior

ao pronefro, nas regiões torácica e lombar. Ele é

composto de túbulos segmentados, os túbulos

mesonéfricos, que se abrem no par de ductos

mesonéfricos, originalmente ductos pronéfricos.

A conversão das células mesenquimais nos túbulos

mesonéfricos depende da expressão de Pax-2 e de WT-1

(Wilm`s tumor suppressor).

Os túbulos mesonéfricos diferenciam-se em

unidades excretoras que correspondem a uma versão

primitiva do néfron. A extremidade proximal

expande-se na cápsula de Bowman e circunda o

glomérulo, um enovelamento de capilares da

ramificação da aorta dorsal. O conjunto da cápsula de

Bowman e do glomérulo é o corpúsculo renal. O

filtrado sanguíneo proveniente do corpúsculo renal

segue pelo túbulo mesonéfrico, que está bastante

contorcido. Durante esse trajeto, íons e outras

substâncias são absorvidos para a rede capilar em

torno dos túbulos. O restante do filtrado sai pela outra

extremidade dos túbulos mesonéfricos para os ductos

mesonéfricos (ou ductos de Wolff) Esses ductos

desembocam na cloaca (Figura 5.49).

O mesonefro não forma um sistema elaborado

para concentração da urina, porque o embrião está em

um ambiente aquático, assim como os peixes e

anfíbios, onde esse tipo de rim é presente. Portanto, há

pouca necessidade de conservar água.

O mesonefro funciona até a 10ª semana, tempo

suficiente para o desenvolvimento dos rins definitivos.

Os ductos mesonéfricos e alguns túbulos mesonéfricos

caudais persistem nos indivíduos do sexo masculino e

contribuirão para a formação de ductos genitais.

E. Leite e T. Montanari

143

Figura 5.49 - Esquema da formação do mesonefro: a aorta dorsal (A) ramifica-se e origina o glomérulo; os túbulos

mesonéfricos (T) alongam-se, a extremidade proximal envolve o glomérulo, formando a cápsula de Bowman, e a

extremidade distal desemboca no ducto mesonéfrico (D), que se abre para a cloaca. Baseado em Carlson, 1988 apud

Browder et al., 1991. p.302.

Há uma indução recíproca entre o blastema

metanéfrico e o broto uretérico. O fator de transcrição

WT-1 é expresso no blastema e controla a síntese do

fator neurotrófico derivado da glia (GDNF de glial cell

line-derived neurotrophic factor), o qual regula a

indução e a ramificação do broto uretérico. O receptor

para GDNF, c-Ret, um membro da superfamília de

receptor tirosina quinase, é inicialmente expresso no

ducto mesonéfrico e torna-se localizado no ápice do

blastema metanéfrico. Em resposta ao sinal GDNF do

mesênquima metanefrogênico, as extremidades epiteliais

dos brotos uretéricos produzem FGF-2 e citocina LIF (de

leukemia inhibitory factors – fatores inibidores de

leucemia), que promovem a diferenciação das células

mesenquimais nas células epiteliais do néfron. BMP-7,

que é produzida na mesma área, evita a apoptose das

células mesenquimais e as mantém em um estado de

desenvolvimento lábil. O mesênquima metanéfrico

divide-se em uma região epitelial tubular, em que as

células expressam Wnt-4 e Pax-2, e no estroma, onde as

células mesenquimais expressam BF-2. Esses fatores de

transcrição contribuem para a formação dos túbulos

renais.

Quando o túbulo assume uma forma de S, são vistos

padrões diferentes de expressão gênica ao longo da sua

extensão. Na extremidade perto do glomérulo, os níveis

de expressão Pax-2 diminuem, enquanto NT-1 torna-se

fortemente expressa. A expressão de Lim-1 e o sistema

Delta/Notch são importantes para formação do túbulo

contorcido proximal. Nesse túbulo, k-caderina é o

marcador celular, enquanto, no futuro túbulo contorcido

distal, Wnt-4 e E-caderina permanecem proeminentes.

GDNF liga-se a c-Ret e ao co-receptor Gfra-1,

localizados na membrana plasmática das células

epiteliais do broto uretérico. A expressão de Wnt-9b nas

extremidades dos brotos uretéricos é importante para a

ramificação. A localização posterior do broto uretérico

resulta de uma combinação de repressão da expressão de

GDNF nas regiões mais anteriores pela ação de Slit-

2/Robo-2 no mesênquima e de sprouty, que reduz a

sensibilidade do ducto mesonéfrico anterior à ação de

GDNF. BMP produzido no mesoderma inibe o

crescimento do broto uretérico, mas, no blastema

metanefrogênico, gremlin inibe a ação de BMP.

A ausência de ligação entre a parte tubular do

néfron e o sistema de ductos coletores é proposta como

causa da doença policística renal congênita, onde há a

presença de centenas de cistos nos rins. Sua incidência é

de 1 em 800 nascimentos. A forma mais comum é uma

condição autossômica dominante, resultante de mutações

dos genes PKD1 e PKD2, que produz as proteínas

policistina-1 e policistina-2. Elas são receptores da

membrana celular envolvidos em vários processos, como

proliferação, polaridade e diferenciação.

A divisão do broto uretérico resulta em ureter bífido,

E. Leite e T. Montanari

144

e o desenvolvimento de dois brotos uretéricos de um

mesmo lado induzirá a formação de um rim a mais, ou

seja, de um rim supranumerário.

A falta do broto uretérico faz com que o blastema

metanéfrico não sofra indução para a formação do rim.

Enquanto a ausência de um dos rins não causa sintomas

pela compensação funcional do outro, o não

estabelecimento dos dois rins é incompatível com a vida

pós-natal. A agenesia renal unilateral ocorre em 1/1.000

nascimentos, e a agenesia renal bilateral, em 1/3.000

nascimentos.

Os bebês com agenesia renal bilateral, devido à

pressão mecânica do útero por causa da baixa quantidade

de líquido amniótico, exibem a síndrome de Potter,

caracterizada por: face com nariz achatado,

hipertelorismo, pregas epicânticas, orelhas em posição

baixa, queixo recuado, dedos espessos com pontas

afiladas, hipoplasia pulmonar e deslocamento do quadril.

O metanefro é constituído por duas porções

distintas: o broto uretérico (ou divertículo

metanéfrico) e o blastema metanéfrico. O broto

uretérico é um divertículo do ducto mesonéfrico,

próximo da abertura na cloaca. Derivará o ureter, a

pelve renal, os cálices e os tubos coletores. O

blastema metanéfrico é a massa de mesoderma

intermediário ao redor da extremidade distal do broto

uretérico, onde se diferenciam os néfrons.

À medida que os tubos coletores vão se

ramificando, organizam-se ao lado aglomerados de

células do blastema, que se transformam em pequenas

vesículas e posteriormente em túbulos em forma de S.

A extremidade proximal desses túbulos envolve o

glomérulo, ramificação da aorta, originando a cápsula

de Bowman, enquanto a extremidade distal conflui no

tubo coletor. A partir desse primórdio, diferencia-se o

néfron, constituído por: corpúsculo renal, túbulo

contorcido proximal, alça de Henle e túbulo distal.

Os rins, que inicialmente se estabeleceram na

região pélvica, localizar-se-ão no abdômen com o

crescimento da parte caudal do embrião em direção

oposta e com o alongamento do ureter. Novos ramos

da aorta passam a nutrir os rins, e os ramos inferiores

regridem. Os rins também rotam 90º durante a subida,

sendo que a pelve renal muda de uma posição anterior

para uma medial. Os rins atingem sua posição adulta

em torno da nona semana, quando também inicia a

filtração glomerular.

Podem ocorrer erros no deslocamento dos rins,

como, por exemplo, um dos rins pode cruzar a linha

média e fundir-se com o outro rim (ectopia renal

cruzada); o rim pode permanecer na região pélvica (rim

pélvico), ou os rins não migram para fora da cavidade

pélvica, porque ficam presos na raiz da artéria

mesentérica inferior e, com a proximidade dos seus polos

inferiores, fundem-se, formando o rim em ferradura

(incidência de 1/400 indivíduos).

Os rins pélvicos estão sujeitos à infecção e a

obstruções dos ureteres.

O seio urogenital, resultante da divisão da cloaca

entre a quarta e a sétima semana, formará a bexiga e a

uretra. Portanto, o epitélio desses órgãos é de origem

endodérmica, com exceção do epitélio da parte

terminal da uretra masculina que é derivado do

ectoderma superficial. O tecido conjuntivo e o tecido

muscular são provenientes do mesoderma lateral

esplâncnico adjacente.

Inicialmente a bexiga é contínua com o alantoide,

mas ele se torna um cordão fibroso, o úraco, que

prende o ápice da bexiga ao umbigo e será o

ligamento umbilical mediano.

Sistema reprodutor:

As células germinativas primordiais (ou

gonócitos) originam-se de células na região posterior

do epiblasto. Elas passam pela linha primitiva e

formam um agrupamento no mesoderma

extraembrionário, junto ao alantoide. Na quarta

semana, são encontradas no endoderma caudal do

saco vitelino. Migram pelo endoderma do intestino

posterior e pelo mesentério dorsal até as gônadas em

formação (cristas gonadais) no mesoderma

intermediário, onde são observadas na quinta semana.

145

As células precursoras são especificadas em células

germinativas primordiais por BMP-2, BMP-4 e BMP-8b,

secretadas pelo ectoderma extraembrionário vizinho. Os

gonócitos mantêm a pluripotência pela expressão de Sox,

nanog e oct-4. O repressor Blimp-1 evita que as células

entrem em um programa transcricional que as tornaria

somáticas. Durante a migração, os gonócitos não sofrem

apoptose pela ação de Nanos-3 e proliferam em resposta

aos fatores mitogênicos LIF (leukemia inhibitory factor),

o fator da célula-tronco (SCF de stem cell factor) e Steel

factor (kit-ligante). Fatores quimiotáticos secretados

pelas cristas gonadais atraem as células germinativas

primordiais. Ao entrar nas cristas gonadais, progridem

para um estágio competente para meiose sob a influência

de Dazl (Deleted in azoospermia-like).

Ambientes diferentes das gônadas fazem com que os

gonócitos entrem na meiose no sexo feminino, mas não

no sexo masculino. No sexo feminino, ácido retinoico,

proveniente dos túbulos mesonéfricos, é encontrado na

gônada e, através de Stra-8, que é necessário para a

duplicação do DNA na interfase, estimula os gonócitos a

iniciar a meiose. Na gônada do sexo masculino, a ação

da enzima Cyp26b1 do citocromo P450 cataboliza o

ácido retinoico em metabólitos inativos, evitando que

sofram esse tipo de divisão. Há ainda a atividade

antimeiótica de Nanos-2 nas células germinativas.

Assim, os gonócitos, na gônada masculina, dividem-se

lentamente por mitose durante o fim do período

embrionário, no período fetal e depois do nascimento. A

gônada feminina suprime a formação dos fatores

inibitórios Cyp26b1 e Nanos-2.

Na quinta semana de desenvolvimento, as cristas

gonadais são reconhecidas como dois espessamentos

longitudinais do mesoderma intermediário, entre o

mesonefro e o mesentério dorsal. Elas são constituídas

pelo epitélio celomático, derivado do mesoderma em

contato com o celoma, e pela crista mesonéfrica, que

corresponde ao restante do mesoderma. O epitélio

celomático originará os cordões sexuais, os quais

crescem para o mesênquima subjacente da crista

mesonéfrica. A gônada indiferenciada, nesse

momento, consiste em um córtex e em uma medula.

Para o desenvolvimento das gônadas, é necessária a

expressão dos genes WT1 e de Lim1 e de SF-1

(steroidogenic factor-1).

No sexo masculino, em um grupo de células

somáticas da gônada em desenvolvimento, há a

expressão do fator determinante testicular pelo gene

SRY (sex determining region of the Y chromosome),

localizado no braço curto do cromossomo Y. Esse

fator promove a diferenciação das células dos cordões

sexuais primários em células de Sertoli.

A diferenciação do testículo depende de um sinal do

mesonefro, possivelmente WT-1, e da expressão do gene

Sry. Esse gene ativa a síntese de Sox-9, que estabelece os

cordões sexuais primários e inicia a diferenciação das

células de Sertoli. Sox-9 estimula a ação de FGF-9, que

reforça a atividade de Sox-9.

Na sexta semana, os gonócitos entram nos cordões

sexuais primários e, pela oitava semana, as células de

Sertoli diferenciam-se neles. Essas células induzem a

migração de células mesenquimais dos mesonefros

para entre os cordões, onde se transformam em células

endoteliais; estimulam a diferenciação das células de

Leydig a partir das células mesenquimais, e produzem

AMH (hormônio antimülleriano), uma glicoproteína

da família do TGF-β, que promove a regressão dos

primórdios dos ductos genitais femininos. Os cordões

sexuais primários são envolvidos por uma fina

camada de células mioides de origem local.

Desert hedgehog e PDGF (platelet-derived growth

factor) são os sinais das células de Sertoli que estimulam

a diferenciação das células de Leydig.

As porções externas dos cordões sexuais formam

os cordões seminíferos, com as células de Sertoli e os

gonócitos. Nos anos pré-puberdade, os gonócitos

diferenciar-se-ão nas espermatogônias e, na

adolescência, com a espermatogênese, os cordões

seminíferos serão os túbulos seminíferos. As porções

internas dos cordões sexuais constituem os túbulos

146

retos e a rede testicular, a qual se conecta aos dúctulos

eferentes, derivados dos túbulos mesonéfricos.

As células de Leydig devem surgir de precursores

na própria crista gonadal, provenientes dos

mesonefros e são reconhecidas na oitava semana. Da

nona à 14ª semana, sob influência da hCG, que é

semelhante ao LH, secretam andrógenos (testosterona

e androstenediona), contribuindo para a diferenciação

dos ductos genitais masculinos e a da genitália

externa. Gradualmente degeneram após a 17ª semana.

Na puberdade, com a secreção de LH pela hipófise,

células mesenquimais presentes no tecido intersticial

diferenciar-se-ão nas células de Leydig, e será

retomada a síntese de testosterona.

No sexo feminino (sem SRY), os cordões sexuais

primários, situados na medula, degeneram, e uma

nova migração de células do epitélio celomático para

o mesênquima do córtex origina os cordões sexuais

secundários. Os gonócitos são incorporados neles e

diferenciam-se em oogônias. Essas células proliferam

através de mitoses e sofrem interfase, resultando nos

oócitos primários, que são circundados pelas células

foliculares, originadas do epitélio celomático. A

fragmentação dos cordões sexuais produz os folículos

primordiais. O tecido conjuntivo e os vasos

sanguíneos da zona medular são derivados do

mesonefro. Os ovários estão formados da 13a à 17a

semana.

Wnt-4 e Rspo-1 devem reprimir a expressão de

FGF-9, causando uma redução de Sox-9, o que inibe o

desenvolvimento do testículo e leva à formação do

ovário.

Em situações raras, pode haver tecido testicular e

tecido ovariano na mesma gônada ou a presença de um

testículo e de um ovário (geralmente não funcionais). A

maioria dos hermafroditas verdadeiros é 46, XX, com

genitália externa feminina, embora o clitóris seja

hipertrofiado.

Nos embriões com seis semanas, de ambos os

sexos, há dois pares de ductos no mesoderma

intermediário: os ductos mesonéfricos, comuns ao

sistema urinário, e os ductos paramesonéfricos,

laterais aos ductos mesonéfricos, provenientes da

invaginação do epitélio celomático.

As extremidades craniais dos ductos

paramesonéfricos abrem-se no celoma, futura

cavidade peritoneal. Os ductos paramesonéfricos

correm paralelamente aos ductos mesonéfricos, mas

os segmentos caudais fundem-se, de modo que os

ductos paramesonéfricos exibem uma configuração

em Y. A parte fusionada é o primórdio uterovaginal, o

qual se projeta na parede dorsal do seio urogenital,

entre as extremidades dos ductos mesonéfricos.

Os ductos paramesonéfricos surgem sob a influência

de Wnt-4 produzido pelos mesonefros, e seu crescimento

caudal depende da sinalização Wnt-9b dos ductos

mesonéfricos. Os ductos paramesonéfricos não

desenvolvem uma luz verdadeira até terem contato com

o seio urogenital.

O hormônio antimülleriano (AMH), produzido

pelas células de Sertoli, inibe o crescimento dos

ductos paramesonéfricos (antigamente denominados

ductos de Müller), responsáveis pelo trato reprodutor

feminino. Sob a influência da testosterona secretada

pelas células de Leydig, os ductos mesonéfricos (ou

ductos de Wolff) progridem e originam os epidídimos,

os ductos deferentes e as vesículas seminais.

Os canais eferentes são provenientes dos túbulos

mesonéfricos remanescentes. O epitélio glandular da

próstata e das glândulas bulbouretrais surge de

proliferações endodérmicas do seio urogenital. O

mesoderma associado diferencia-se no estroma e no

músculo liso.

O AMH interage com um receptor serina-treonina

quinase ligado à membrana das células mesenquimais ao

redor dos ductos paramesonéfricos. Essas células passam

a informação para as células epiteliais dos ductos

sofrerem apoptose ou se transformarem em mesênquima.

Genes Hox desempenham um papel na especificação

de várias regiões do trato reprodutor masculino. Hoxa-10

147

é expresso ao longo do ducto mesonéfrico, na posição da

futura cauda do epidídimo à inserção do ducto deferente

na uretra. Hoxa-13 e Hoxd-13 determinam que o órgão a

ser formado no local é a próstata.

A formação das glândulas sexuais acessórias

depende da interação epitélio-mesênquima e da

estimulação androgênica. As células mesenquimais têm

receptores para os andrógenos e são o alvo primário dos

hormônios, já que, neste período, as células epiteliais não

contêm receptores para eles. Depois do estímulo pelos

andrógenos, as células mesenquimais atuam sobre o

epitélio através de efeitos parácrinos de fatores de

crescimento.

No embrião, os tecidos ao redor do seio urogenital

sintetizam 5∞-redutase que converte testosterona a

diidrotestosterona. Este andrógeno, atuando através dos

receptores nas células mesenquimais, e a secreção

resultante de FGF-10 e TGF-β1 pelo mesênquima, regula

a produção de shh no epitélio do seio urogenital. Em

resposta à sinalização shh e ao ácido retinoico, há uma

ramificação do epitélio nos ductos prostáticos. A

extensão do brotamento é regulada pela ação inibitória

de BMP-4, que é fortemente expressa lateralmente à área

onde os ductos se ramificam. O epitélio prostático em

desenvolvimento também induz o mesênquima ao redor

a se diferenciar nas células musculares lisas.

Podem restar resquícios dos ductos

paramesonéfricos nas posições cranial e caudal: o

utrículo prostático e o apêndice do testículo,

respectivamente. As porções degeneradas dos túbulos

mesonéfricos que persistem próximo ao testículo são

chamadas paradidymis.

No feto feminino, os ductos mesonéfricos

desaparecerão devido à falta de testosterona, e os

ductos paramesonéfricos originarão as tubas uterinas,

o útero e o terço superior da vagina, sendo que as

porções craniais, cujas extremidades se abrem no

celoma, dão as tubas uterinas, e as porções caudais,

que se fundem no primórdio uterovaginal, derivam o

útero e parte da vagina.

Os 2/3 restantes da vagina diferenciam-se do seio

urogenital. Portanto, o epitélio vaginal é de origem

endodérmica. O hímen é constituído de duas lâminas

de epitélio (uma oriunda do primórdio uterovaginal e

outra do seio urogenital) com tecido conjuntivo,

derivado do mesoderma, interposto.

O desenvolvimento completo do trato reprodutor

feminino depende dos hormônios estrogênicos

secretados pelos ovários do feto.

Wnt-7a é expresso no epitélio dos ductos

paramesonéfricos e parece estar envolvido em manter a

expressão de uma sequência de genes Hox: Hoxa-9 nas

tubas uterinas; Hoxa-10 no útero; Hoxa-11 no útero e na

cérvix, e Hoxa-12 na parte superior da vagina. A

expressão do gene Hox continua pela vida adulta (pelo

menos, em camundongo).

Uma pequena parte da extremidade cranial dos

ductos paramesonéfricos pode persistir na extremidade

fimbriada da tuba uterina como hidátide de Morgagni.

Remanescentes dos ductos mesonéfricos podem persistir

como epoöphoron e paraoöphoron, vizinhos aos ovários,

ou como ductos de Gartner, ao longo do útero ou da

vagina superior. Porções desses ductos podem formar

cistos.

As genitálias externas masculina e feminina são

indiferenciadas até o terceiro mês, consistindo de

tubérculo genital, pregas urogenitais e pregas

labioescrotais. Essas estruturas se desenvolvem do

mesênquima (recoberto pelo ectoderma) ao redor da

membrana cloacal, sendo que as pregas labioescrotais

e as pregas urogenitais estão dispostas nas laterais e o

tubérculo genital se encontra ventralmente, fruto da

fusão parcial das pregas urogenitais. Os andrógenos

produzidos pelo feto do sexo masculino são

importantes para a virilização da genitália externa.

O tubérculo genital origina a glande do pênis ou o

clitóris; as pregas urogenitais fusionam-se no corpo

do pênis ou continuam separadas e dão os pequenos

lábios, e as pregas labioescrotais fusionam-se na linha

média, formando a bolsa escrotal ou continuam

separadas, resultando nos grandes lábios (Quadro 5.4,

Figuras 5.50 e 5.51).

148

Quadro 5.4 - Derivados da genitália indiferenciada:

sexo masculino sexo feminino

tubérculo genital glande do pênis clitóris

pregas urogenitais corpo do pênis pequenos lábios

pregas labioescrotais bolsas escrotais grandes lábios

Figura 5.50 - Fotografia da genitália de feto com três

meses, onde ocorreu a fusão das pregas labioescrotais.

Figura 5.51 - Sonograma de feto com 17 semanas,

mostrando genitália masculina. Cortesia de Denise Schiel

Santiago.

O tubérculo genital expressa elementos 5´ ao longo

dos grupos de genes Hox, especificamente Hoxa-13 e

Hoxd-13. Shh, expresso no endoderma do seio

urogenital, é a principal molécula que atua no

mesênquima e no ectoderma para provocar o

crescimento do tubérculo genital. Muitos membros das

famílias Wnt e FGF são ativos no tubérculo genital.

No sexo masculino, sob a influência da

diidrotestosterona, o tubérculo genital se alonga e as

pregas labioescrotais aumentam. Há um dobramento

ventral na direção proximodistal quando as pregas

urogenitais se fecham na posição média, resultando uma

linha de junção epitelial, que sofrerá canalização

secundária e se destacará do epitélio da superfície ventral

para formar a uretra. BMP-7, Eph-efrina e FGF estão

envolvidos no fechamento ventral da uretra. A uretra é

formada pelo revestimento endodérmico do seio

urogenital. A linha de fusão das pregas urogenitais é

marcada pela persistência de uma rafe ventral, que é

contínua com a rafe escrotal. O crescimento do falo é

dependente de testosterona.

O não crescimento do clitóris depende da influência

inibitória de receptores de estrógeno. Em camundongos,

se os receptores de estrógeno são inativados, o clitóris

sofre alongamento, e masculinização parcial da genitália

ocorre. Isso pode ser causado pela influência dos níveis

basais de andrógenos, que, no desenvolvimento normal,

são reprimidos pelos estrógenos.

No sexo feminino, o seio urogenital permanece

aberto como vestíbulo, onde a uretra e a vagina se abrem.

No sexo masculino, a maior parte do seio urogenital é

revestida pela placa uretral endodérmica. Quando a

membrana cloacal rompe-se na oitava semana, o seio

urogenital abre-se diretamente para o lado externo entre

as pregas urogenitais. A uretra feminina desenvolve-se

da parte mais cranial do seio urogenital, que equivale à

origem da uretra prostática.

Devido à exposição a estrógenos in utero, o meato

uretral pode estar localizado em posição incorreta: na

hipospadia, encontra-se na superfície ventral do pênis e,

na epispadia, na superfície dorsal. O segundo caso é

muito raro.

Em camundongos, a ausência da expressão local de

Hoxa-13, distúrbios no sistema Eph-efrina ou ausência

na sinalização KGF ou BMP resultam na hipospadia.

149

Pseudo-hermafroditismo feminino: a constituição

cromossômica é 46, XX, porém, devido à produção

excessiva de andrógenos pela adrenal do feto ou da mãe

ou a tratamento com andrógenos ou progestágenos, a

genitália é masculinizada, podendo exibir desde um

aumento clitoriano até a fusão parcial ou total dos

grandes lábios.

Pseudo-hermafroditismo masculino: esses

indivíduos são 46, XY, mas, por causa de uma produção

inadequada de hormônios pelos testículos fetais,

apresentam hipoplasia do falo e uma estrutura

semelhante a um útero, derivado do utrículo prostático,

remanescente dos ductos paramesonéfricos.

Síndrome da insensibilidade androgênica (ou

síndrome da feminização testicular): apesar do cariótipo

46, XY e da presença de testículos intra-abdominais, o

fenótipo é feminino, com o desenvolvimento de genitália

externa feminina, mamas e características sexuais

secundárias, devido a mutações na sequência que

codifica o receptor para andrógenos. A menstruação não

ocorre, porque o útero é ausente ou rudimentar.

A identificação do sexo do bebê através da

ultrassonografia é realizada com mais segurança a partir

do quinto mês, porque o clitóris, originário do tubérculo

genital, é ainda relativamente grande no feto com 18

semanas, o que pode levar à interpretação incorreta de

uma genitália feminina como sendo masculina.

No terceiro mês, há a descida dos testículos da

cavidade abdominal para a região inguinal. Os

testículos estavam ancorados pelo ligamento

suspensor cranial, derivado do ligamento

diafragmático do mesonefro, e pelo ligamento

inguinal (caudal) do mesonefro. Sob a ação de

andrógenos, que atuam nos receptores no ligamento

suspensor cranial, esse ligamento degenera, liberando

os testículos de sua localização próxima ao diafragma.

Pela atividade de Insl-3, produzido pelas células de

Leydig, os testículos passam a se situar na região

inguinal, mantidos pelo gubernáculo, um cordão

mesenquimatoso do ligamento inguinal do mesonefro,

que liga a gônada à superfície interna das pregas

labioescrotais. Nessa época, devido ao aumento da

pressão intra-abdominal em consequência do rápido

desenvolvimento dos órgãos e do fechamento do

cordão umbilical, há uma herniação do peritônio ao

longo de cada gubernáculo para o interior da bolsa

escrotal. Essa evaginação é o processo vaginal, e seu

alargamento forma o canal inguinal.

Entre o sétimo mês e o nascimento, há a perda de

proteoglicanas da matriz extracelular do gubernáculo,

diminuindo sua extensão, o que contribui para o

movimento dos testículos pelos canais inguinais para

a bolsa escrotal. Esse processo depende de

andrógenos. O gubernáculo é reduzido a um pequeno

ligamento fibroso. Logo após a migração, a porção

cranial do processo vaginal é destruída, e o canal

inguinal é fechado. A porção caudal será a túnica

vaginal, uma camada dupla de mesotélio que circunda

o testículo.

A insuficiência de andrógenos e o não encurtamento

do gubernáculo podem levar à retenção de um ou dos

dois testículos na cavidade abdominal, o que é

denominado criptorquidismo. Se os testículos não

descerem para a bolsa escrotal até o primeiro ano de

vida, deve ser realizada a correção cirúrgica. Assim,

evita-se o dano morfofuncional da gônada e o risco de

malignização, que é 50 vezes maior.

Normalmente o canal inguinal é fechado após a

entrada dos testículos no saco escrotal. Se esse

fechamento não ocorrer, alças intestinais podem descer

para a bolsa escrotal, resultando em uma hérnia inguinal.

Sistemas muscular e esquelético:

A segmentação craniocaudal do mesoderma

paraxial resulta nos somitos (Figuras 5.18, 5.19 e

5.32). No somito recém-formado, surge uma cavidade

central que é ocupada por uma população de células

dispostas frouxamente. Essas células e outras da

parede ventromedial do somito constituem o

esclerótomo e migram em torno da notocorda e do

tubo neural para formar a coluna vertebral (Figuras

5.23, 5.52 e 5.53).

150

Figura 5.52 - Esquema da diferenciação do somito em

esclerótomo (E), dermátomo (D) e miótomo (M) e da

migração das células do esclerótomo em torno da

notocorda.

Figura 5.53 - Nessa ecografia de feto com seis meses, nota-

se a segmentação da coluna vertebral em virtude da sua

origem a partir dos somitos. Cortesia de Micheli da Silva R.

Ornaghi.

As células da porção ventral do esclerótomo,

estimuladas por substâncias da notocorda, formam o

corpo da vértebra, enquanto a porção dorsal do

esclerótomo, sob a indução do tubo neural, origina o

arco vertebral.

Cada vértebra é constituída da metade caudal do

somito anterior e da metade cranial do somito

seguinte. A metade cranial do primeiro esclerótomo

fusiona-se com o osso occipital do crânio. A metade

caudal do primeiro esclerótomo e a metade cranial do

segundo esclerótomo compõem a primeira vértebra

cervical e assim segue. A metade caudal do oitavo

esclerótomo será parte da primeira vértebra torácica.

O espaço entre duas vértebras é preenchido por

células que se originam da porção cranial do corpo

vertebral e formarão o anel fibroso e pela notocorda,

que derivará o núcleo pulposo. O anel fibroso e o

núcleo pulposo constituem os discos intervertebrais.

As vértebras, inicialmente de tecido mesenquimal,

sofrem condrificação na sexta semana e ossificação da

sétima semana de desenvolvimento até por volta dos

25 anos de vida.

A organização da coluna vertebral e da musculatura

e dos nervos associados persiste como uma recordação

do passado ontogenético e filogenético segmentado do

ser humano. Mecanismos moleculares semelhantes estão

na base do desenvolvimento embrionário inicial dos

animais e envolvem genes homeóticos. A expressão de

genes Hox começa quando aparece o mesoderma pré-

somítico e prossegue até a formação da cartilagem das

primeiras vértebras. Uma combinação específica desses

genes determina os diferentes tipos de vértebras ao longo

do eixo cefalocaudal.

Moléculas sinalizadoras, como membros da

superfamília do TGF-β, as proteínas morfogenéticas

ósseas (BMP-5 e BMP-7) e o fator de crescimento GDF-

5 regulam o desenvolvimento do sistema esquelético.

O desenvolvimento individual da vértebra inicia com

a diferenciação do esclerótomo no somito pela indução

do shh liberado da notocorda. Sob estímulo contínuo de

shh, que influencia a expressão de Pax-1, a porção

ventromedial do esclerótomo forma o corpo da vértebra.

A indução pelo teto do tubo neural, que resulta na

expressão de Pax-9 e dos genes contendo homeobox

Msx-1 e Msx-2, guia as células da região dorsal do

esclerótomo a formarem a parte dorsal da vértebra, ou

seja, o arco vertebral.

Há casos em que o tubo neural se fecha, mas não há

formação normal da coluna vertebral.

151

Quando poucas vértebras são afetadas e a medula

espinhal e as meninges permanecem no lugar, tem-se a

espinha bífida oculta. O local nas costas apresenta uma

pequena depressão com um tufo de pelos (Figura 5.54).

O surgimento dos pelos pode resultar da exposição da

pele a influências indutivas do tubo neural, que

normalmente seriam bloqueadas pelo arco vertebral.

Esse defeito ocorre em 5% da população. Os indivíduos

são geralmente assintomáticos, mas uma pequena

porcentagem exibe defeitos funcionais da medula

espinhal e das raízes dorsais.

Se mais vértebras não se formarem corretamente,

projeta-se do canal vertebral uma vesícula membranosa

com a aracnoide, tendo-se a espinha bífida com

meningocele, ou uma vesícula com essa meninge e a

medula espinhal, resultando na espinha bífida com

meningomielocele (Figuras 5.54 e 5.55). A dura-máter é

ausente nesses locais. Por causa do deslocamento das

raízes espinhais, a meningomielocele está associada a

problemas graves, como infecção crônica, déficits motor

e sensitivo e distúrbios da função da bexiga.

Figura 5.54 - Representação dos defeitos do fechamento da coluna vertebral.

Figura 5.55 - Recém-nascido com meningomielocele

(Fotografia pertencente ao acervo do Departamento de

Ciências Morfológicas, UFRGS).

Além do esclerótomo, o somito apresenta o

dermomiótomo, posicionado dorsalmente. Ele se

separa em dermátomo (mais dorsal) e miótomo (mais

ventral) (Figuras 5.23 e 5.52). O dermátomo origina a

derme (o tecido conjuntivo) da pele do pescoço e do

tronco, e o miótomo, a musculatura do tronco e dos

membros.

O miótomo divide-se em epímero (dorsal) e

hipômero (ventral). O epímero diferencia-se nos

músculos extensores da coluna vertebral. Pela origem

segmentada, cada músculo derivado de um miótomo

faz conexão com duas vértebras vizinhas, o que

facilita o movimento da coluna vertebral. O hipômero

segmenta-se em três camadas musculares

ventrolaterais, localizadas na região torácica e na

152

região abdominal. No tórax, são formados os

músculos intercostais internos e externos e o músculo

transverso. No abdômen, originam os músculos

oblíquos externo e interno e o músculo transverso.

Há ainda a migração de células do hipômero para

a parede ventral do corpo, que organizam uma coluna

de musculatura longitudinal, a qual, na região

cervical, forma o escaleno, o gênio-hióideo e a

musculatura infra-hióidea; na região torácica,

geralmente desaparece, mas pode formar o músculo

esternal, e no abdômen, será o músculo reto

abdominal.

No somito, Pax-3 e Myf-5 ativam Myo-D, fazendo

com que certas células do dermomiótomo fiquem

comprometidas com a linhagem miogênica. Com os

níveis aumentados de Myo-D, as células mononucleadas

saem do ciclo mitótico e começam a se fusionar em

miotubos. Há a expressão de miogenina neste estágio e

posteriormente, nos miotubos em maturação, de Myf-6.

Quando o músculo alcança o tamanho normal,

miostatina, membro da família TGF-β, interrompe o seu

crescimento. A forma do músculo é determinada mais

pela trama de tecido conjuntivo do que pelos mioblastos.

A especificação do hipômero é regulada pela

sinalização Wnt e por BMP-4 do ectoderma e do

mesoderma lateral. Os fatores de transcrição Six e Eya

são ativados, levando à expressão dos genes Pax3 e

Lbx1. Este último evita a diferenciação prematura desses

músculos.

Os nervos espinhais brotam do tubo neural no

mesmo nível dos miótomos que inervam. Os nervos

dividem-se em um ramo dorsal para o epímero e um

ramo ventral para o hipômero. O primeiro nervo

espinhal localiza-se entre a base do crânio e a primeira

vértebra cervical. O oitavo nervo espinhal situa-se

entre a sétima vértebra cervical e a primeira vértebra

torácica.

Os tendões que se inserem nos músculos

extensores da coluna vertebral (provenientes do

epímero) são derivados do syndetome do somito,

enquanto os tendões da musculatura do hipômero

surgem do mesoderma lateral somático.

As costelas desenvolvem-se de zonas de

condensação no mesênquima, laterais às vértebras

torácicas. Devido ao rearranjo dos somitos ao formar

as vértebras, a parte proximal da costela surge da

região central do esclerótomo, enquanto a parte distal

é derivada da porção lateral do somito cranial. Os

processos costais tornam-se cartilaginosos e iniciam a

ossificação na sexta semana. Na união entre o

processo costal e a vértebra, estabelece-se a

articulação sinovial.

Produtos do grupo Hox-6 promovem a expressão dos

fatores miogênicos Myf-5 e Myf-6 nos miótomos dos

somitos ao nível torácico. Eles estimulam a liberação de

PDGF e FGF, os quais promovem o crescimento da

porção proximal da costela no esclerótomo. A formação

da parte distal da costela requer BMP do mesoderma

lateral somático.

A projeção de processos costais das vértebras

cervicais ou lombares resulta em costelas acessórias (ou

supranumerárias), que podem ser rudimentares ou bem

desenvolvidas. Sua ocorrência deve-se à expressão

errada de determinados genes Hox.

O esterno forma-se a partir de duas áreas de

condensação do mesoderma lateral, posicionadas

ventrolateralmente, entre as costelas. Elas se tornam

barras cartilaginosas e vão se fundindo

craniocaudalmente e com as extremidades ventrais das

sete primeiras costelas. A ossificação começa no

manúbrio e nas esternébras (corpo do esterno) durante

a vida fetal, mas o centro de ossificação do processo

xifoide aparece na infância.

As clavículas são os primeiros ossos a se

estabelecerem. Elas surgem da crista neural e sofrem

ossificação intramembranosa a partir da sétima

semana. Mais tarde, surge cartilagem nas

extremidades.

Assim como a coluna vertebral, a base do crânio

(ossos esfenoide e etmoide, porções petrosa e

mastoide dos temporais e a maior parte do occipital)

153

origina-se dos somitos e sofre ossificação

endocondral.

Se não ocorre a ossificação no osso occipital, saem

da caixa craniana uma parte do encéfalo e as meninges

(meningoencefalocele) ou ainda parte do sistema

ventricular (meningoidroencefalocele).

Os demais ossos do crânio (o maxilar, os ossos

zigomáticos, a mandíbula, o anel timpânico, a parte

interparietal do osso occipital, a parte escamosa dos

ossos temporais, os ossos parietais e o osso frontal)

formam-se por ossificação intramembranosa, o que

tem início no terceiro mês.

Logo depois da indução para ossificação, as células

mesenquimais produzem N-caderina, que promove a

condensação das células. O TGF-β estimula a síntese de

fibronectina e N-CAM, que mantêm a agregação celular.

As células expressam BMP-2, BMP-4 e posteriormente

BMP-3. Na ossificação intramembranosa, os fatores de

transcrição Runx-2 e Osx (Osterix) controlam a

diferenciação das células mesenquimais em osteoblastos.

Na ossificação endocondral, Sox-9 faz com que os

condroblastos secretem matriz cartilaginosa, e Runx-2,

Indian hedgehog e BMP-6, que os condrócitos sofram

hipertrofia. Os condrócitos hipertrofiados expressam o

fator de crescimento endotelial vascular (VEGF), o qual

estimula a invasão de vasos sanguíneos, que trazem os

precursores dos osteoblastos. FGF-18, produzido pelo

pericôndrio, inibe a maturação dos condrócitos da

periferia do molde cartilaginoso.

Interações indutivas entre o encéfalo e o mesoderma

suprajacente estimulam a ossificação intramembranosa

da abóboda craniana. Por isso, a ausência da abóboda

craniana (acrania) na anencefalia.

Ao nascimento, a ossificação intramembranosa do

neurocrânio é ainda incompleta, tendo-se as

fontanelas, de tecido conjuntivo denso, na intersecção

dos ossos: a fontanela anterior, localizada entre as

duas lâminas do osso frontal e os dois ossos parietais;

a fontanela posterior, na convergência dos ossos

parietais e do occipital; as fontanelas anterolaterais

(esfenoides), e as posterolaterais (mastoides). A

fontanela posterior e as fontanelas anterolaterais

fecham-se pelo terceiro mês; as posterolaterais, por

volta do primeiro ano de vida, e a anterior, em torno

dos dois anos de idade.

A ossificação do neurocrânio depende da influência

indutiva do epitélio sobre o mesênquima. BMP estimula

a formação do osso. A noguina, um antagonista da BMP,

é expressa nas fontanelas. Sob a influência local de FGF-

2, a noguina é suprimida nas suturas que se fundem,

permitindo a formação do osso mediada pela BMP. Por

outro lado, a ausência de FGF-2 permite que a noguina

reprima a BMP não ocorrendo a ossificação nas suturas

que não se fecham.

A presença dessas seis fontanelas permite a

deformação da abóboda craniana na passagem pela

vagina, no parto, e sua ossificação e fusão das suturas

tardiamente acomodam o crânio à expansão do encéfalo

durante a infância.

Os somitômeros constituem a principal fonte da

musculatura da cabeça e do pescoço.

Os membros começam a se desenvolver na quarta

semana, sendo que os superiores iniciam a sua

formação antes dos inferiores. Inicialmente os

primórdios dos membros são brotos de mesoderma

lateral somático, revestidos pelo ectoderma (Figura

5.23).

Sinais do mesoderma paraxial (provavelmente

baseados no código Hox e dependentes da sinalização de

ácido retinoico) iniciam a expressão de dois fatores de

transcrição T-box no mesoderma lateral somático: Tbx-5

na área dos futuros membros anteriores e Tbx-4 (junto

com Pitx-1) na área dos membros posteriores. Eles

fazem com que as células mesodérmicas secretem FGF-

10, o qual, por sua vez, estimula o ectoderma

suprajacente a produzir FGF-8. Uma alça de

retroalimentação entre esses fatores de crescimento é

estabelecida, e o membro começa a se desenvolver.

154

Ele se organiza segundo três eixos fixados na

seguinte ordem: 1º) anteroposterior (do primeiro ao

quinto dígito); 2º) dorsoventral (as costas das mãos e dos

pés são dorsais, e as palmas e as plantas são ventrais), e

3º) proximodistal (da base do membro até a ponta dos

dedos).

O eixo anteroposterior do membro resulta da

expressão dos fatores de transcrição Gli-3 e Hand-2 na

parte anterior e na parte posterior do broto,

respectivamente.

O eixo dorsoventral é determinado pela expressão

das moléculas sinalizadoras Wnt-7a e radical fringe no

ectoderma dorsal do broto e do fator de transcrição

engrailed-1 (En-1) na face ventral. Wnt-7a, produzido

pelo ectoderma dorsal, estimula o mesoderma subjacente

a expressar o fator de transcrição Lmx-1b, conferindo o

caráter dorsal também a esse folheto. En-1, expresso no

ectoderma ventral, reprime a formação de Wnt-7a e

consequentemente de Lmx-1b, tornando o mesoderma

subjacente ventral. En-1 ainda evita a expressão de

radical fringe no ectoderma ventral.

O desenvolvimento do membro no eixo

proximodistal é promovido pela crista ectodérmica

apical, um espessamento do ectoderma ao longo do

ápice do broto. Ela surge e é mantida sob influência do

mesoderma, de modo que esse folheto (e não o

ectoderma) determina a forma do membro. A crista

apical está posicionada na borda entre o ectoderma

dorsal, que expressa radical fringe, e o ectoderma

ventral, que expressa En-1. Não se estabelece na

ausência da justaposição do ectoderma com propriedades

dorsal e ventral, ou seja, quando o ectoderma expressa

somente radical fringe e não expressa En-1 na parte

ventral. A crista produz FGF-8 ao longo da sua extensão

e FGF-4, FGF-9 e FGF-17 na sua metade posterior. Os

FGFs promovem a proliferação das células

mesenquimais e evitam a diferenciação das células mais

distais, o que resulta no crescimento do membro. A

ausência da crista apical leva à interrupção do

desenvolvimento do membro, enquanto a presença de

uma crista adicional forma um membro supranumerário.

Diferencia-se por primeiro o segmento proximal e

posteriormente os mais distais do broto. As células na

parte proximal sofrem a influência do ácido retinoico

proveniente dos somitos, enquanto as células

mesenquimais na extremidade distal são mantidas em

proliferação pela ação de FGF e Wnts. Influenciadas

pelo FGF-8 do ectoderma, as células do mesênquima

distal expressam Msx-1, um marcador de células

indiferenciadas.

Os genes Hox estão envolvidos na padronização do

eixo proximodistal: Hoxd9 a Hoxd13 são expressos em

sequência da base para a extremidade do primórdio do

membro.

As células mesenquimais agregam-se na margem

posterior do broto, constituindo a zona de atividade

polarizadora. A sua localização é determinada pela

expressão de Hoxb8 após a sinalização de ácido

retinoico. O FGF ativa as células dessa região, que

produzem shh, o qual controla o padrão do membro ao

longo do eixo anteroposterior. As células expostas à

concentração mais alta do morfógeno organizam-se nas

estruturas posteriores, ao passo que aquelas submetidas à

concentração mais baixa derivam estruturas anteriores.

Assim, para se formar, o quinto dígito exige a exposição

mais alta e mais demorada de shh, enquanto, o primeiro

dígito (o polegar) não requer shh. A sequência de

formação dos dígitos é do quinto ao primeiro.

A zona de atividade polarizadora ainda mantém a

estrutura e a função da crista epidérmica apical. Na sua

ausência ou de shh, a crista apical regride. O shh da zona

de atividade polarizadora induz a expressão de gremlin,

que bloqueia a ação de Gli-3 na parte posterior do broto.

Então esse fator de transcrição, que inibe a expressão de

shh, atua somente na parte anterior. Shh estimula a

expressão dos genes Hox, e Gli-3 confina a expressão

deles à parte posterior. Gremlin inibe ainda a BMP-2, um

inibidor de FGF-4. Assim, a expressão desse fator de

crescimento na parte posterior da crista apical é

permitida. FGF-4, junto com Wnt-7a, estimula a

secreção de shh.

À medida que o broto se alonga, a zona de atividade

polarizadora torna-se mais distal e envolvida por células

produtoras de shh, responsáveis pela formação dos

dedos. Em dado momento, as células produtoras de

gremlin afastam-se das células secretoras de shh da zona

de atividade polarizadora, de modo a não receberem

mais o estímulo de shh para a liberação de gremlin. Sem

essa molécula sinalizadora, a secreção de FGF-4 pela

crista apical é afetada e consequentemente do shh,

interrompendo o crescimento do membro.

Na quinta semana, os primórdios têm forma de

remo. Neles ocorrem condensações mesenquimais que

derivam a cartilagem hialina. O ectoderma inibe a

condrogênese, o que faz com que o esqueleto se

155

posicione centralmente. Na sexta semana, há a

diferenciação do punho, do cotovelo e dos raios

digitais, condensações mesenquimais que são

primórdios dos dedos. Na extremidade de cada raio

digital, parte da crista ectodérmica apical permanece e

induz o desenvolvimento do mesênquima nos moldes

cartilaginosos das falanges. Na sétima semana, inicia

a ossificação endocondral. No início da oitava

semana, os dedos das mãos são curtos e apresentam

membrana interdigital, mas, no final dessa semana, os

dedos estão separados devido à apoptose da

membrana (Figuras 5.56 e 5.57).

Figura 5.56 - Embrião com oito semanas (54 a 55 dias,

estágio Carnegie 22). Observar os membros superiores mais

longos do que os inferiores, dobrados nos cotovelos e os

dedos curtos.

BMP-2, BMP-4 e BMP-7 e os fatores de transcrição

Msx-1 e Msx-2 são expressos nas membranas

interdigitais. As BMPs, especialmente BMP-4 atuando

junto com a mediação de Msx-2, iniciam a apopotse da

membrana interdigital.

A formação de raios digitais extras é responsável

pela polidactilia. O dedo supranumerário não é

funcional, porque não tem a musculatura apropriada.

Essa anomalia é herdada como um traço recessivo, e o

defeito é inerente ao mesoderma e não ao ectoderma.

Se não ocorrer a morte das células da membrana

interdigital, haverá a fusão de dedos: uma anomalia

denominada sindactilia. É herdada como um traço

dominante ou recessivo simples. Sua incidência é de

cerca de 1/2.200 nascimentos.

O ectoderma deriva o epitélio da epiderme e seus

anexos, como pelos ou penas, dependendo da espécie.

Entre a sexta e a oitava semana, surgem na palma das

mãos, na planta dos pés e na ponta dos dedos, os

coxins volares (Figura 5.57).

Figura 5.57 - Feto com três meses. Os dedos das mãos e

dos pés são compridos e sem membrana interdigital. Nas

pontas dos dedos, há os coxins volares.

No coxim volar da ponta dos dedos, organizam-se

as cristas epidérmicas, com forma de arcos ou

156

espirais. Essas figuras geram um padrão característico

para cada indivíduo: as digitais. As cristas

epidérmicas são reconhecidas na superfície da pele no

fim do quinto mês de gestação.

À medida que os ossos longos se formam, os

mioblastos, provenientes dos somitos, agregam-se em

uma grande massa muscular. Esse músculo se separa

em componentes dorsal (extensor) e ventral (flexor) e

posteriormente nos músculos individuais. Os tendões

dos membros diferenciam-se do mesoderma lateral

somático.

Da sétima à nona semana, os membros superiores

e inferiores sofrem rotação. Os membros superiores

giram cerca de 90º lateralmente, e os membros

inferiores, cerca de 90º medialmente. Assim, os

cotovelos apontam para a região dorsal, e os músculos

extensores localizam-se nas faces lateral e posterior

dos membros superiores, enquanto os joelhos situam-

se na face ventral, e os músculos extensores, na face

anterior.

Os axônios motores que saem da medula espinhal

penetram nos brotos dos membros na sexta semana e

inervam as massas musculares dorsal e ventral. Os

axônios sensitivos entram no broto do membro depois

dos axônios motores e usam-nos como guia.

Células da crista neural que migraram para o

primórdio do membro derivam as células de Schwann

dos nervos e os melanócitos.

Os vasos sanguíneos dos membros organizam-se

das células endoteliais de vários ramos segmentares

da aorta e das veias cardinais e do próprio mesoderma

lateral somático.

O uso de talidomida por mulheres grávidas para

aliviar enjoos e náusea, nos anos 60, provocou uma

elevada incidência de crianças com um ou mais membros

ausentes (amelia) ou desenvolvidos parcialmente

(meromelia ou focomelia), além de outros defeitos, como

ausência das orelhas (anotia), problemas cardíacos,

estenose duodenal e malformações do sistema urinário.

A talidomida é um inibidor do fator de necrose

tumoral-∞ e prejudica o embrião entre a quarta e a sexta

semana. O período de desenvolvimento em que a droga

foi ingerida está relacionado com o dano provocado. O

bloqueio da formação dos membros no início da quarta

semana leva à amelia, enquanto, se ocorrer na quinta

semana, gera meromelia.

Na gênese da meromelia, há dano aos vasos

sanguíneos localizados na parte proximal do broto do

membro, que destrói essa região, enquanto a

microvasculatura na parte distal é preservada, permitindo

o desenvolvimento desse segmento.

A talidomida continua a ser produzida, porque é

utilizada no tratamento da hanseníase e do mieloma

múltiplo.

Sistema tegumentar:

A pele é composta da epiderme, de epitélio

estratificado pavimentoso queratinizado, e da derme,

de tecido conjuntivo. A epiderme e seus anexos

(cabelos, pelos, unhas, glândulas sudoríparas,

sebáceas e mamárias) originam-se do ectoderma,

enquanto a derme diferencia-se do mesoderma

subjacente ao ectoderma, sendo a maior parte do

dermátomo dos somitos. A derme dos membros e do

abdômen é proveniente do mesoderma lateral

somático. Na face e em partes do pescoço, a derme

descende da crista neural cefálica e é, portanto, de

origem ectodérmica.

Há uma indução recíproca entre o ectoderma e o

mesoderma subjacente para a formação da epiderme e

de seus anexos e da derme.

Quando os componentes ectodérmicos e

mesenquimais são isolados, o ectoderma diferencia-se

em uma camada de células, não produzindo o epitélio

estratificado da epiderme, nem seus anexos. O

mesênquima continua como tal, não resultando na

derme. Quando o ectoderma de uma parte do corpo é

combinado com o mesoderma de outra região, o

ectoderma torna-se a epiderme correspondente à região

do mesoderma e não ao do seu local de origem.

A sinalização Wnt do ectoderma, através da via β-

catenina faz com que as células do dermomiótomo e as

células do mesoderma lateral somático expressem Dermo

1, um marcador dérmico.

157

No segundo mês de desenvolvimento, a epiderme

consiste de uma camada basal, cujas células sofrem

mitoses, e de uma camada superficial de células

pavimentosas, denominada periderme, a qual permite

a passagem de água e eletrólitos para o líquido

amniótico. No terceiro mês, as células provenientes da

camada basal compõem uma camada intermediária.

Durante o sexto mês, com a apoptose e a

descamação das células da periderme e a

diferenciação das demais camadas, a epiderme

apresenta os seguintes estratos: basal (ou

germinativo), onde as células proliferam; espinhoso,

assim designado por causa do aspecto produzido pelas

interdigitações e pelos desmossomos que unem as

células; granuloso, com o acúmulo de grânulos de

querato-hialina nas células, e córneo, com células

mortas, ricas em queratina (Figura 5.58).

Figura 5.58 - Corte histológico da pele de feto de

camundongo a termo, onde são observados os estratos basal

(B), espinhoso (E), granuloso (G) e córneo (C), ainda pouco

queratinizado.

A transformação do ectoderma de camada única para

um epitélio estratificado requer a ativação do fator de

transcrição p63, possivelmente em resposta a sinais do

mesoderma subjacente. Para as células da epiderme

saírem do ciclo celular e sofrerem diferenciação

terminal, p63 deve ser desligado pela ação de um

microRNA (miR-203).

Pela presença da queratina, essas células da

epiderme são chamadas queratinócitos. A

queratinização faz com que a epiderme se torne uma

barreira impermeável e protetora. Neste momento da

gestação, isso é importante porque a urina começa a se

acumular no líquido amniótico.

No fim do primeiro trimestre, são encontradas, na

epiderme, as células de Langerhans, que são células

apresentadoras de antígenos; as células de Merkel, que

são mecanorreceptores, e os melanócitos, que

convertem o aminoácido tirosina em melanina. Esse

pigmento é depositado nos queratinócitos, protegendo

o material genético da radiação ultravioleta. Os

precursores das células de Langerhans são

provenientes da medula óssea, e as células de Merkel

e os melanoblastos, da crista neural.

A morfologia e a distribuição dos pelos também

estão relacionadas com a derme subjacente à

epiderme.

FGF- e Wnt-11 da derme estimulam a ativação de

outras Wnts no ectoderma e a liberação de noguina que

inibe a BMP. No local, o ectoderma forma um placoide,

que produz, além de Wnts, Edar, o receptor para a

molécula de sinalização ecodisplasina. Shh e outros

sinais do placoide epidérmico estimulam a agregação das

células mesenquimais subjacentes, localizadas na papila

dérmica. Essa, por sua vez, induz o crescimento do

placoide epidérmico para a derme. A proliferação celular

é estimulada pela shh das células epidérmicas e pela

expressão subsequente de ciclina D1. A formação do

pelo envolve a expressão de genes Hox. Nas áreas sem

pelos, a formação do placoide epidérmico é inibida pela

BMP e por Dickkopf, que inativa a sinalização de Wnts.

158

O feto com quatro meses exibe cílios,

sobrancelhas, cabelos (Figura 5.42) e finos pelos, o

lanugo (do latim lana, que significa lã fina). Esses

pelos retêm o verniz caseoso (ou vernix caseosa), uma

mistura de sebo e de células descamadas, que protege

a pele da exposição ao líquido amniótico. Eles caem

pouco antes do nascimento e são substituídos por

pelos definitivos, mais grossos, denominados velos

(do latim vellus, lã grosseira).

Na sexta semana, duas faixas de espessamento do

ectoderma estendem-se ao longo das paredes

ventrolaterais. São as linhas mamárias, que

posteriormente se fragmentam nos placoides que se

diferenciarão nas glândulas mamárias. Como as outras

glândulas da pele, essas glândulas também são

formadas pelo ectoderma em resposta às influências

indutivas do mesoderma.

Há a expressão de vários Wnts nas células das linhas

mamárias. A agregação e a proliferação das células nos

placoides mamários ocorrem sob a influência indutiva da

neurregulina-3. Sua localização é marcada pela

expressão do fator de transcrição Tbx-3.

As células epiteliais do ducto mamário em formação

secretam a proteína relacionada ao hormônio da

paratireoide, a qual aumenta a sensibilidade das células

mesenquimais à BMP-4. Esta última estimula a

invaginação do ducto mamário e a expressão do fator de

transcrição Msx-2, o qual inibe a formação dos folículos

pilosos na região do mamilo.

Mamilos supranumerários podem ocorrer nos locais

que correspondem às linhas mamárias.

Enquanto os ductos lactíferos desenvolvem-se nos

embriões do sexo feminino, eles regridem naqueles do

sexo masculino pelo efeito da testosterona mediado

pelos receptores a esse hormônio presentes no

mesênquima. A contínua proliferação dos ductos

lactíferos e o acúmulo de tecido adiposo subjacente a

eles são promovidos pelos níveis crescentes de

estrógeno na puberdade. O efeito desse hormônio nos

ductos é mediado pelo tecido conjuntivo.

Com a gravidez, a progesterona, a prolactina e o

lactogênio placentário estimulam o desenvolvimento

dos alvéolos na extremidade dos ductos. A prolactina,

produzida pela hipófise, faz com que as células dos

alvéolos mamários secretem as proteínas e os lipídios

do leite.

Em resposta à sucção, oxitocina é liberada pela

hipófise. Ela causa a contração das células

mioepiteliais que circundam os alvéolos. O leite é

ejetado. Quando a mãe parar de amamentar seu filho,

a síntese de prolactina é reduzida, e a produção de

leite cessa. As glândulas mamárias retornam ao estado

morfológico de não gravidez.

Após a compreensão da organogênese, é

apresentado um resumo sobre os derivados dos

folhetos embrionários no Quadro 5.5.

Quadro 5.5 - Derivados dos folhetos embrionários.

Ectoderma: revestimento epitelial externo (epiderme e seus anexos - pelos, unhas, glândulas sudoríparas, glândulas

sebáceas e glândulas mamárias); epitélio da cavidade oral e anal; glândulas salivares parótidas; esmalte dentário; sistema

nervoso e órgãos dos sentidos; medula da adrenal; meato auditivo externo, e epitélio da parte terminal da uretra masculina.

Mesoderma: endotélio e mesotélio; tecido conjuntivo (inclusive tecido adiposo, cartilagem, osso, tecido hematopóetico

e sangue); tecido muscular.

- mesoderma dos arcos branquiais: crânio; tecido conjuntivo e músculos da cabeça e do pescoço; tecido linfoide do timo e

das tonsilas palatinas; dentina;

- mesoderma paraxial (somitos): esqueleto (parte do crânio - osso occipital, coluna vertebral e costelas); tecido conjuntivo e

músculos do tronco; músculos dos membros;

- mesoderma intermediário: sistema urinário (rins e ureteres) e sistema reprodutor;

159

- mesoderma lateral somático: folheto parietal das membranas serosas da pleura, do pericárdio e do peritônio; tecido

conjuntivo dos membros, e derme da pele do abdômen;

- mesoderma lateral esplâncnico: folheto visceral das membranas serosas da pleura, do pericárdio e do peritônio; células do

sangue; sistema cardiovascular; tecido conjuntivo e músculos das vísceras;

- notocorda: núcleo pulposo das vértebras.

Endoderma: revestimento epitelial interno (do sistema digestório – da faringe ao reto, do sistema respiratório, da

bexiga, da uretra e da vagina); anexos do trato digestório (glândulas salivares submandibulares e sublinguais; fígado,

vesícula biliar e pâncreas); glândulas do sistema respiratório; tuba auditiva e cavidade timpânica; tonsilas palatinas e células

epiteliais reticulares do timo; tireoide e paratireoides.

5 TERCEIRO AO NONO MÊS

5.1 Período Fetal

No fim do período embrionário, na oitava semana,

o embrião adquire um aspecto humano, então passa a

ser denominado, ao iniciar o terceiro mês (na nona

semana), de feto.

O desenvolvimento durante o período fetal está

relacionado com a diferenciação dos tecidos e órgãos

que surgiram durante o período embrionário e com o

crescimento do corpo, diminuindo a diferença entre a

cabeça e o corpo. No fim do primeiro trimestre, o

comprimento vértice-nádega do feto é igual ao da

largura da palma da mão (Figura 5.10). No fim do

segundo trimestre, é equivalente à palma da mão.

O crescimento intrauterino é prejudicado por uma

nutrição deficiente, pelo uso de álcool, fumo e drogas e

pela insuficiência placentária, que acarreta diminuição

do fluxo sanguíneo e, consequentemente, de oxigênio

para o feto.

A seguir é apresentado um resumo dos eventos

que ocorrem no período fetal (Quadro 5.6).

Quadro 5.6 - Eventos do período fetal.

3 mês: crescimento do corpo; ossificação; definição da genitália; produção de urina; o feto começa a se mover, mas a mãe

não sente devido ao seu pequeno tamanho.

4 mês: crescimento do corpo; ossificação; nos ovários, há a formação dos folículos primordiais; presença dos cabelos,

cílios, lanugo e verniz caseoso;o feto chupa o dedo (Figura 5.58).

5 mês: os movimentos do feto são reconhecidos pela mãe; surgimento do tecido adiposo multilocular, especializado na

produção de calor, o que ajudará a manter a temperatura corporal do recém-nascido.

6 mês: formação do tecido adiposo unilocular, com consequente ganho de peso; produção de surfactante; eritropoese no

baço; reabertura das pálpebras.

7 mês: o sistema nervoso central amadureceu até o estágio no qual ele pode dirigir os movimentos rítmicos da respiração e

controlar a temperatura do corpo; eritropoese começa a ocorrer na medula óssea; devido ao formato do útero e ao peso do

feto, ele fica de cabeça para baixo; começa a descida dos testículos para o escroto.

8 mês: orientação espontânea à luz.

9 mês: aperta a mão firmemente; perda do lanugo.

160

Figura 5.59 - Imagem por ultrassonografia de feto com 17 semanas. Cortesia de Denise Schiel Santiago.

O nascimento ocorre 266 dias (38 semanas) após a

fertilização. O hipotálamo do feto dá início ao

trabalho de parto pela secreção do hormônio liberador

de corticotrofina, o qual estimula a hipófise anterior a

produzir adrenocorticotrofina. Esse hormônio provoca

a secreção de cortisol pelo córtex da adrenal.

O cortisol está envolvido na síntese de estrógenos.

O aumento de estrógeno estimula a liberação de

oxitocina pela hipófise posterior e a síntese de

prostaglandinas pela decídua. Essas substâncias

provocam a contratilidade do miométrio.

As contrações uterinas, inicialmente espaçadas,

forçam um cone de âmnio, com o córion liso que o

envolve, para dentro do canal cervical, o qual

responde com uma lenta dilatação. O tampão mucoso

que fechava o canal cervical desprende-se. A

membrana amniocoriônica rompe-se, e o líquido

amniótico extravasa pela vagina.

As contrações do útero tornam-se mais fortes, e os

músculos abdominais também se contraem, ajudando

na expulsão do bebê, da placenta e das demais

membranas anexas. A placenta é separada no nível da

decídua basal, e as contrações uterinas comprimem as

artérias, impedindo a perda excessiva de sangue.

6 QUESTIONÁRIO

1) O que é clivagem?

2) Por que as denominações mórula e blastocisto?

3) Quando e como ocorre a implantação do embrião?

161

4) Como se dá a formação da placenta? Quais são os

seus constituintes?

5) Quais são as funções da placenta?

6) Como surgem os gêmeos?

7) Descreva o desenvolvimento do embrião didérmico

e dos anexos embrionários (saco amniótico e saco

vitelino).

8) Como se dá a gastrulação em mamíferos para o

surgimento do embrião tridérmico?

9) Justifique a afirmação de que o nó primitivo

equivale ao lábio dorsal do blastóporo dos anfíbios.

10) Explique a formação do sistema nervoso e dos

órgãos sensoriais.

11) Compare anencefalia e hidrocefalia; espinha

bífida oculta, meningocele, meningomielocele e

mielosquise. Mencione como se formam e as

consequências para o indivíduo.

12) O que é aparelho branquial? Quais são os seus

constituintes e seus derivados?

13) Como se dá a formação da face e por que ocorrem

as fendas labial e palatina?

14) O que a ingestão de álcool pode provocar durante

a gravidez?

15) Em qual período da gestação (em semanas)

acontece a organogênese. Faça um resumo do

desenvolvimento dos sistemas cardiovascular,

respiratório, digestório, urinário e reprodutor.

16) Quais são as causas do sopro cardíaco?

17) Por que recém-nascidos prematuros, com menos

de sete meses, têm dificuldade em sobreviver?

18) O que são atresia esofágica, estenose esofágica e

fístula traqueoesofágica?

19) Como se formam os membros? Explique o que

são as anomalias amelia, meromelia, polidactilia e

sindactilia.

20) A partir de que idade usa-se o termo feto? Que

mudanças ocorrem nele?

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165

Roteiro de aulas práticas Capítulo 6

Unidade: Gametogênese

Sistema reprodutor masculino

Lâm._____ - Testículo HE

túbulo seminífero: células de Sertoli, espermatogônias, espermatócitos, espermátides redondas e alongadas; na luz

do túbulo: espermatozoides; ao redor dos túbulos: células

mioides peritubulares; tecido intersticial: células de Leydig

e vasos sanguíneos

Aum: 400x Data: _____________

Unidade: Gametogênese

Sistema reprodutor masculino

Lâm._____ - Testículo (semifino) Azul de toluidina

túbulo seminífero: células de Sertoli, espermatogônias, espermatócitos, espermátides redondas e alongadas; ao

redor dos túbulos: células mioides peritubulares; tecido

intersticial: células de Leydig e vasos sanguíneos

Aum: 1.000x Data: _____________

166

167

Unidade: Gametogênese

Sistema reprodutor feminino

Lâm._____ - Ovário HE

zona cortical com folículos ovarianos e corpo(s) lúteo(s) e zona medular com vasos sanguíneos e linfáticos

Aum: 100x Data: _____________

Unidade: Gametogênese

Sistema reprodutor feminino

Lâm._____ - Ovário HE

folículos primordiais; folículos em crescimento: unilaminar, multilaminar e antral (apontar o oócito primário, a zona

pelúcida, a camada granulosa de células foliculares, a teca e

o antro); folículos atrésicos, e células intersticiais

Aum: 400x Data: _____________

168

169

Unidade: Gametogênese

Sistema reprodutor feminino

Lâm._____ - Útero HE

endométrio, miométrio e perimétrio (ou túnica serosa)

Aum: 50x Data: _____________

Unidade: Gametogênese

Sistema reprodutor feminino

Lâm._____ - Útero HE fase secretora do ciclo mesntrual: endométrio com

glândulas uterinas bem desenvolvidas, de trajeto tortuoso

Aum: 100x Data: _____________

Unidade: Gametogênese

Sistema reprodutor feminino

Lâm._____ - Útero HE

fase proliferativa do ciclo menstrual: endométrio constituído por epitélio simples colunar ciliado (e com

células secretoras) e tecido conjuntivo frouxo; glândulas

tubulares ramificadas pouco desenvolvidas, de trajeto reto

Aum: 100x Data: _____________

Unidade: Gametogênese

Sistema reprodutor feminino

Lâm._____ - Útero HE fase menstrual do ciclo menstrual: parte superior do

endométrio rompida pela descamação

Aum: 100x Data: _____________

170

171

Unidade: Gametogênese

Ciclo estral

Lâm._____ - Esfregaço vaginal de roedor Shorr/H

proestro: células nucleadas e anucleadas

Aum: 400x Data: _____________

Unidade: Gametogênese

Ciclo estral

Lâm._____ - Esfregaço vaginal de roedor Shorr/H

metaestro: células nucleadas e anucleadas e leucócitos

Aum: 400x Data: _____________

Unidade: Gametogênese

Ciclo estral

Lâm._____ - Esfregaço vaginal de roedor Shorr/H

estro: células anucleadas

Aum: 400x Data: _____________

Unidade: Gametogênese

Ciclo estral

Lâm._____ - Esfregaço vaginal de roedor Shorr/H

diestro: células nucleadas e anucleadas, leucócitos e muco

Aum: 400x Data: _____________

172

173

Unidade: Transporte dos gametas

Sistema reprodutor masculino

Lâm._____ - Epidídimo HE

cabeça: ducto de epitélio pseudoestratificado colunar com estereocílios, miofibroblastos e tecido conjuntivo frouxo

Aum: 400x Data: _____________

Unidade: Transporte dos gametas

Sistema reprodutor masculino

Lâm._____ - Canal deferente HE

epitélio pseudoestratificado colunar com estereocílios;

tecido conjuntivo subjacente; camada de músculo liso

bastante desenvolvida (subcamadas interna e externa

longitudinais e subcamada média circular); adventícia; espermatozoides na luz

Aum: 100x Data: _____________

Unidade: Transporte dos gametas

Sistema reprodutor masculino

Lâm._____ - Epidídimo HE

cauda: ducto de epitélio pseudoestratificado colunar com estereocílios, músculo liso e espermatozoides na luz

Aum: 400x Data: _____________

Unidade: Transporte dos gametas

Sistema reprodutor masculino

Lâm._____ - Vesícula seminal HE

mucosa pregueada de epitélio secretor e tecido conjuntivo

subjacente; músculo liso, e adventícia

Aum: 400x Data: _____________

174

175

Unidade: Transporte dos gametas

Sistema reprodutor masculino

Lâm._____ - Próstata HE

uretra de epitélio de transição; glândulas tubuloalveolares compostas, cujos ductos desembocam na uretra

Aum: 50x Data: _____________

Unidade: Transporte dos gametas

Sistema reprodutor masculino

Lâm._____ - Pênis HE corte transversal da glande: prepúcio de epitélio

estratificado pavimentoso e tecido conjuntivo frouxo; fenda

prepucial; corpo esponjoso com a uretra de epitélio

estratificado pavimentoso

Aum: 50x Data: _____________

Unidade: Transporte dos gametas

Sistema reprodutor masculino

Lâm._____ - Pênis HE

corte transversal do corpo do pênis: pele com epitélio estratificado pavimentoso queratinizado e tecido conjuntivo

frouxo; túnica albugínea de tecido conjuntivo denso; dois

corpos cavernosos e um corpo esponjoso de tecido erétil;

uretra (no interior do corpo esponjoso) de epitélio

pseudoestratificado colunar ou estratificado colunar

Aum: 50x Data: _____________

176

177

Unidade: Transporte dos gametas

Sistema reprodutor feminino

Lâm._____ - Vagina HE epitélio estratificado pavimentoso, cujas células acumulam

glicogênio

Aum: 400x Data: _____________

Unidade: Transporte dos gametas

Sistema reprodutor feminino

Lâm._____ - Tuba uterina HE mucosa de epitélio simples colunar ciliado, com células

secretoras e tecido conjuntivo frouxo; camada muscular, e

serosa

Aum: 100x Data: _____________

178

179

Unidade: Desenvolvimento comparado

Variabilidade dos gametas

Lâm._____ - Esfregaço seminal humano Giemsa

espermatozoide: cabeça (núcleo e acrossoma) e cauda

(peças intermediária, principal e terminal)

Aum: 1.000x Data: _____________

Unidade: Desenvolvimento comparado

Variabilidade dos gametas

Lâm._____ - Espermatozoide de carrapato PAS/H

Aum: 1.000x Data: _____________

Unidade: Desenvolvimento comparado

Variabilidade dos gametas

Lâm._____- Esfregaço do macerado da cauda do epidídimo de roedor Eosina 1%

espermatozoide: cabeça e cauda

Aum: 1.000x Data: _____________

180

181

Unidade: Desenvolvimento comparado

Desenvolvimento dos equinodermos

Utilizando massa de modelar, reproduza o desenvolvimento do ouriço-do-mar: o ovo, embriões

até a sexta clivagem, a blástula, a gástrula e a larva pluteus.

Escolha três cores para representar o ovo: uma para o polo animal e duas para o polo vegetal, para

distinguir as regiões que derivam os micrômeros e os

macrômeros. Mantenha as mesmas cores para os estágios subsequentes do desenvolvimento.

Lembre que, durante a clivagem, não há aumento do embrião, assim ele deve corresponder ao tamanho

do ovo.

182

183

Unidade: Desenvolvimento comparado

Desenvolvimento dos protocordados

Com massa de modelar, represente o desenvolvimento do anfioxo: o ovo, embriões de duas

a 16 células, a blástula, a gástrula e a nêurula.

Como o polo animal é mais transparente, use

branco para representá-lo e uma cor escura para o polo vegetal. Pela equivalência do crescente

mesodérmico ao crescente amarelo, utilize essa cor

para marcá-lo. Identifique também o crescente que deriva a notocorda, o qual é cinza-claro.

Os destinos dessas regiões do ovo nos estágios embrionários devem ser ilustrados com as cores

respectivas.

184

185

Unidade: Desenvolvimento comparado

Desenvolvimento dos anfíbios

Em moldes de massa de modelar, execute o desenvolvimento da rã nos seguintes estágios: o ovo

após a fertilização, embriões de duas a 16 células, a blástula, a gástrula e as nêurulas inicial e tardia.

Faça o ovo em três cores: uma cor clara para o polo vegetal; uma cor escura para o polo animal (que

é marrom-acizentado ou preto por causa da melanina)

e para o crescente sob o equador, em um lado da célula, mostrando a descida do pigmento, e uma cor

intermediária para o crescente cinzento, localizado

supraequatorialmente do lado oposto.

A blástula deve ser representada em corte para exibir a blastocele restrita ao polo animal.

Na gástrula, mostre a epibolia das células do polo animal e a involução das células do crescente cinzento para a blastocele, obliterando-a. A nova cavidade é o

arquêntero, cujo teto inicialmente é de células do

crescente cinzento e o assoalho é de células do polo

vegetal.

As nêurulas também devem ser feitas em corte. Em um estágio inicial, a notocorda induz o ectoderma

suprajacente a se diferenciar na placa neural. Em um

estágio mais avançado, a placa neural fecha-se em

tubo neural, que derivará o sistema nervoso. Há epibolia do ectoderma também sobre essa região, e

esse folheto embrionário originará o epitélio de

revestimento. As extremidades do endoderma encontram-se no teto do arquêntero, revestindo todo

ele e formando o epitélio do tubo digestório. O

mesoderma ao lado do tubo neural e da notocorda é o paraxial e segmenta-se em somitos, responsável pela

musculatura do tronco e dos membros e pelo

esqueleto axial. O mesoderma vizinho é o

intermediário, onde surge o sistema urogenital. O restante do mesoderma interposto entre o ectoderma e

o endoderma é o lateral e deriva o tecido conjuntivo

(inclusive os ossos dos membros e o sangue) e o tecido muscular das vísceras. A delaminação do

mesoderma lateral resulta no celoma, futura cavidade

corporal.

186

187

Unidade: Desenvolvimento comparado

Desenvolvimento das aves

Ovos de galinha ou de codorna devem ser incubados por 48h, em estufa a 37,5ºC.

Com uma pequena tesoura de ponta, cortar uma parte da casca, iniciando de preferência pela

extremidade larga do ovo, onde há a câmara de ar.

Colocar o ovo aberto em um recipiente (por

exemplo, em uma cápsula de porcelana ou em uma pequena tigela) com água à temperatura ambiente ou

aquecida a 37ºC, o que manterá por mais tempo seus

batimentos cardíacos, permitindo acompanhar a circulação sanguínea.

Recortar em torno do embrião, separando-o da gema, e coletá-lo sobre a face convergente de uma

placa de Petri.

As bordas da área pelúcida podem ser recobertas por uma moldura de papel filtro.

Observe o embrião em lupa. No caso do embrião de codorna, pode ser usado o microscópio.

188

189

Unidade: Desenvolvimento humano

Lâm._____ - Embrião de galinha com 28h

estabelecimento dos folhetos embrionários e neurulação:

apontar o ectoderma, o mesoderma, o endoderma, a notocorda e a placa neural fechando-se no tubo neural

Aum: 100x Data: _____________

Unidade: Desenvolvimento humano

Lâm._____ - Embrião de galinha com 48h

in toto: tubo neural expandido na porção cranial em

vesículas encefálicas (prosencéfalo, mesencéfalo e

rombencéfalo), vesículas ópticas, restante do tubo neural,

que será medula espinhal, somitos e formação do coração

Aum: 10x Data: _____________

Unidade: Desenvolvimento humano

Lâm._____ - Embrião de galinha com 48h

diferenciação do mesoderma: apontar o saco amniótico, se

presente; o ectoderma; o mesoderma diferenciado em paraxial, intermediário e lateral somático e esplâncnico; o

endoderma; a notocorda, e o tubo neural

Aum: 100x Data: _____________

Unidade: Desenvolvimento humano

Lâm._____ - Embrião de galinha com 48h/72h

corte longitudinal ou oblíquo, mostrando a segmentação do

mesoderma paraxial em somitos: apontar o tubo neural, os

somitos ao lado, o ectoderma de revestimento e o saco

amniótico, se presente

Aum: 100x Data: _____________

190

191

Unidade: Desenvolvimento humano

Lâm._____ - Embrião de galinha com 72h

diferenciação do mesoderma paraxial em somitos: apontar o saco amniótico e os seus componentes – ectoderma

extraembrionário e mesoderma lateral somático extraembrionário; o ectoderma; o mesoderma paraxial diferenciado em somitos e segmentado em dermomiótomo e esclerótomo; o mesoderma intermediário com túbulos nefrogênicos; o

mesoderma lateral somático e esplâncnico; o endoderma; a notocorda, e o tubo neural

Aum: 100x Data: _____________

Unidade: Desenvolvimento humano

Lâm._____ - Embrião de galinha com 72/96h

aparelho branquial: apontar os arcos branquiais, os sulcos branquiais, as bolsas faríngeas e a faringe primitiva

Aum: 100x Data: _____________

192

193

Unidade: Desenvolvimento humano

Lâm._____ - Embrião de galinha com 48h/72h

formação da hipófise: apontar o diencéfalo, o infundíbulo, que derivará a neuro-hipófise, e a bolsa de Rathke, proveniente

da faringe, que é responsável pela adeno-hipófise

Aum: 100x Data: _____________

Unidade: Desenvolvimento humano

Lâm._____ - Embrião de galinha com 72/96h

formação dos olhos: apontar o diencéfalo; as vesículas ópticas invaginadas em cálices ópticos para formar a camada pigmentada e sensorial da retina; as vesículas do cristalino, e o ectoderma de revestimento que derivará a córnea

Aum: 100x Data: _____________

194

195

Unidade: Desenvolvimento humano

Lâm._____ - Embrião de galinha com 72h organogênese: apontar as vesículas cardíacas, o tubo laringotraqueal e o intestino primitivo

Aum: 100x Data: _____________

196

197

Unidade: Desenvolvimento humano

Lâm._____ - Feto de camundongo com 18 dias epiderme, folículos pilosos, vibrissas, encéfalo, olhos, orelha interna, cavidade oral, língua ou alvéolos dentários (conforme

o plano de corte), timo, glândulas salivares, vértebras ou costelas (conforme o plano de corte) e membros (ossificação endocondral), coração, pulmões, diafragma, fígado (hematopoese – megacariócitos), estômago, alças intestinais, pâncreas,

rim e gônadas (sexo masculino – testículos com cordões seminíferos)

Aum: 10x Data: _____________

198

199

Unidade: Desenvolvimento humano

Lâm._____ - Feto humano (nove semanas) apontar os órgãos e as estruturas presentes

Aum: 10x Data: _____________